I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m pu t er   Science   Vo l.   3 8 ,   No .   1 A p r il   20 2 5 ,   p p .   243 ~ 253   I SS N:  2 502 - 4 7 52 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijee cs .v 3 8 . i 1 . pp 243 - 2 5 3           243     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ee cs . ia esco r e. co m   multi - sca le con v o lutiona l neural  network a nd  disc rete   wa v elet  trans form ba sed  retinal ima g e com press io n       Da lila   Chik ha o ui 1 ,   M o ha m m ed  B ela dg ha m 1 ,   M o ha m ed   B ena is s a 2 ,   Ab delm a lik   T a leb - Ahm ed 3   1 I n f o r mat i o n   P r o c e ss i n g   a n d   Te l e c o m mu n i c a t i o n   La b o r a t o r y   ( LTI T) ,   D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   T e c h n o l o g y - U n i v e r si t y   TA H R I   M o h a mm e d   B e c h a r ,   B e c h a r ,   A l g e r i a   2 I n f o r mat i o n   P r o c e ss i n g   a n d   Te l e c o m mu n i c a t i o n   La b o r a t o r y   ( LTI T) ,   D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   T e c h n o l o g y - U n i v e r si t y   A b o u   B e k r   B e l k a i d   Tl e mce n ,   T l e m c e n ,   A l g e r i a   3 P o l y t e c h n i c   U n i v e r si t y   o f   H a u t s - de - F r a n c e ,   Li l l e   U n i v e r si t y ,   C N R S ,   V a l e n c i e n n e s,   F r a n c e       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   May   19 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Oct   15 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   Oct   30 ,   2 0 2 4       Th e   d iffere n a p p li c a ti o n o m e d ica ima g e h a v e   c o n tri b u ted   si g n ifi c a n t l y   to   th e   g ro wi n g   a m o u n t   o f   ima g e   d a ta.   As   a   re su lt ,   c o m p re ss io n   t e c h n iq u e b e c o m e   e ss e n ti a to   a l lo re a l - ti m e   tran sm issio n   a n d   st o ra g e   wit h in   li m it e d   n e two rk   b a n d wid t h   a n d   sto ra g e   sp a c e .   De e p   lea rn in g ,   p a rti c u larly   c o n v o lu ti o n a n e u ra n e tw o rk (C NN h a v e   m a rk e d   ra p id   a d v a n c e s   in   m a n y   c o m p u ter  v isio n   tas k a n d   h a v e   p ro g re ss iv e ly   d ra w n   a tt e n t io n   f o b e in g   u se d   in   ima g e   c o m p re ss io n .   T h e re fo r e ,   we   p re se n a   m e th o d   fo c o m p re ss in g   re ti n a ima g e b a se d   o n   d e e p   C NN   a n d   d isc re te  wa v e let  tran sfo rm   (DWT ).   To   f u rth e e n h a n c e   CNN   c a p a b il it ies ,   m u lt i - sc a le  c o n v o lu t io n a r e   in tro d u c e d   i n t o   th e   n e tw o rk   a rc h it e c tu re .   In   th is  p ro p o se d   m e th o d ,   m u lt isc a le   CNN a re   u se d   to   e x trac u se fu f e a tu re to   p r o v i d e   a   c o m p a c re p r e se n tatio n   a th e   e n c o d i n g   sta g e   a n d   g u a ra n tee   a   b e tt e r   re c o n str u c ti o n   q u a l it y   o th e   ima g e   a th e   d e c o d i n g   sta g e .   Ba se d   o n   c o m p re ss io n   e ffici e n c y   a n d   re c o n stru c ted   ima g e   q u a li t y ,   a   wid e   ra n g e   o f   e x p e rime n t s   h a v e   b e e n   c o n d u c ted   t o   v a li d a te  th e   p ro p o s e d   tec h n i q u e   p e rfo rm a n c e   c o m p a re d   with   p o p u lar  ima g e   c o m p re ss io n   sta n d a rd a n d   e x isti n g   d e e p   lea rn in g - b a se d   m e th o d s.  At  a   c o m p re ss io n   ra ti o   (CR)   o 8 0 ,   th e   p r o p o se d   m e th o d   a c h iev e d   a n   a v e ra g e   p e a k   sig n a l - to - n o ise   r a ti o   ( P S NR)  v a lu e   o f   3 8 . 9 8   d B   a n d   9 6 . 8 %   sim il a rit y   in   term o m u lt i - sc a le  stru c tu ra sim il a rit y   (M S - S S IM ),   d e m o n stra ti n g   it s   e ffe c ti v e n e ss .   K ey w o r d s :   C NN   Dee p   lear n in g   Dis cr ete  wav elet  tr an s f o r m s   I m ag co m p r ess io n   R etin al  im ag e   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 :   Dalila  C h ik h ao u i   I n f o r m atio n   Pro ce s s in g   an d   T elec o m m u n icatio n   L ab o r ato r y   ( L T I T ) Dep ar tm en o f   E lectr ical  E n g in ee r in g   Facu lty   o f   T ec h n o lo g y - Un iv e r s ity   T AHRI  Mo h am m ed   B ec h ar   B ec h ar Alg er ia   E m ail: c h ik h ao u i . d alila@ u n iv - b ec h ar . d z       1.   I NT RO D UCT I O N   As  p ar o f   m ed ical  p lan n in g   in   h ea lth   ca r s y s tem s ,   m ed ical  im ag in g   p lay s   s ig n if ican r o le  in   d ig ital  im ag p r o ce s s in g .   Me d ical  im ag in g   h as  m ad e   ex ten s i v u s o f   r etin al  im ag es.  T h d iag n o s tic  p r o ce s s   f o r   s ev er al  ey e   d is ea s es,  in clu d in g   s tr o k e,   d iab etic  r etin o p at h y ,   an d   g lau c o m a,   d e p en d s   h e av ily   o n   th e   clar ity   o f   r etin al  im ag es  [ 1 ] .   I n   ad d itio n ,   th d if f ic u lty   o f   d ia g n o s i n g   s o m r etin al  d is ea s es  also   r e q u ir es  ad v an ce d   tech n o lo g ies  th at   allo m u lt ip le  s p ec ialized   m ed ical  tea m s   to   ef f ec tiv ely   s h ar e,   e x c h an g e,   r etr iev e,   an d   p r o ce s s   d ata.   R etin al  im ag es   ar e   f u r t h er   u s ed   f o r   r esear c h   p u r p o s es  to   h el p   in   th e   au to m atic  lab elin g   o f   d i s e a s e d   v e s s e l s   i . e . ,   a u t o m a t i c   d i a g n o s t i c   [ 2 ] ,   d i a b e t i c   r e t i n o p a t h y   [ 3 ] ,   a u t o m a t i c   r e t i n a l   v e s s e l   s e g m e n t a t i o n   [ 4 ] T h d if f e r en ap p licatio n s   o f   r etin al  im ag es,  wh eth er   f o r   m ed ical  p r ac tice  o r   r esear c h ,   h av e   m ar k e d   an   in cr ea s in   m ed ical  d ata  ac q u ir ed   b y   th latest  im ag in g   tech n o lo g ies,  in   wh ich   t h s ize  o f   th e   im ag es   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  3 8 ,   No .   1 Ap r il   20 2 5 :   2 4 3 - 2 5 3   244   in cr ea s es  as  th r eso lu tio n   r eq u ir em en t   in cr ea s es.  T h u s ,   s to r ag an d   tr an s m is s io n   s y s tem s   ar af f ec ted .   B ec au s o f   th lar g s ize  o f   th d ata  an d   th n ee d   f o r   s to r ag ca p ac ity ,   it  is   es s en tial  to   co m p r ess   th d ata  f o r   p r eser v atio n   in   Ho s p ital I n f o r m at io n   Sy s tem s   ( HI S)  o r   p ictu r ar ch iv in g   an d   co m m u n icatio n   s y s tem s   ( PA C S)   f o r   f u tu r e   r e f er en ce .   A   v ar iet y   o f   m ec h an is m s   f o r   e f f icien d ata  p r o ce s s in g   ar e   im p o r t an as  s to r ag e   h as   b ec o m o n o f   th g r ea test   ch allen g es.  Mo r eo v er ,   th p r i m ar y   g o al  o f   telem ed ici n is   to   en ab le  ef f icien t   r em o te  a n aly s is   o f   m ed ical  i m ag es.  Sy s tem s   tr an s m itti n g   lar g e   am o u n ts   o f   m e d ical  i m ag in g   d ata  ca u s co m p licated   tr an s m is s io n   p r o ce s s es.  T r an s m is s io n   is   m ain l y   m an ag e d   b y   r e d u cin g   b it  r a tes  in   r esp o n s to   a   lim ited   ch an n el  b an d wid t [ 5 ] .   Hen ce ,   it  is   im p o r tan to   d ev elo p   ad eq u ate  co m p r ess io n   tech n iq u es  th at   r ed u ce   th s ize  o f   im a g d ata  wh ile  p r eser v in g   r ea s o n ab le  lev el  o f   clin ical  f id elity   in   o r d er   to   o v er c o m th e   lim ited   b an d wid th   a n d   s to r a g e   r eso u r ce s .   At  p r esen t,  a   v a r iety   o f   l o s s y   co m p r ess io n   tech n iq u es  f o r   m ed ical  im ag es  h av e   b ee n   d e v elo p ed   in   th liter atu r e.   T h ese  tech n iq u es  ar p r im ar ily   d iv id ed   in to   two   ca teg o r ies:   co m p r ess io n   tech n iq u es  b ased   o n   c o n v e n t i o n a l   a l g o r i t h m s   ( n o n - d e e p - l e a r n i n g   a l g o r i t h m s )   a n d   c o m p r e s s i o n   t e c h n i q u e s   b a s e d   o n   d e e p   l e a r n i n g   [ 6 ] .   Gen er ally ,   co n v en tio n al  co m p r ess io n   ap p r o ac h es  ( n o n - d ee p   lear n in g   alg o r ith m s )   ar e   r ea li ze d   b y   co m b in in g   d if f e r en tr an s f o r m s   jo in tly   with   q u an tizatio n   s tep   an d   en tr o p y   co d in g   m eth o d   [ 7 ] ,   [ 8 ] .   I n   ad d itio n ,   co n v en tio n al  ap p r o ac h es  h a v b ee n   em p lo y ed   f o r   m e d ical  im ag co m p r ess io n .   Hän s g en   et  a l.   [ 9 ] in v esti g ated   th ef f ec o f   wa v elet  co m p r ess io n   o n   au t o m a tic  an aly s is   task s   an d   th d e g r ad atio n   o f   r etin al  im ag q u ality   ca u s ed   b y   d if f er en co m p r ess io n   r atio s   ( C R ) E ik elb o o m   et  a l.  [ 1 0 ] ,   th ef f ec o f   J PEG  an d   wav elet  co m p r ess io n   tech n iq u es  o n   d ig ital  r etin al  im ag es  q u ality   h as  b ee n   in v esti g ated .   K r iv en k o   et  a l.   [ 1 1 ] p r o p o s ed   an   im ag co d er   b as ed   o n   3 2 × 3 2   p ix els  b lo ck s   d i s cr et co s in tr an s f o r m   ( DC T )   f o r   r etin al  im ag co m p r ess io n .   M o o k ia h   et  a l.   [ 1 2 ] ,   th ey   r ep o r ted   q u an titativ ass ess m en o f   th e   ef f ec ts   i n d u ce d   b y   th J PEG  im ag co m p r ess io n   alg o r ith m   o n   au to m atic  v ess el  s eg m en tatio n   in   d ig ital  r etin al  im ag e s .   I n   th p r ev io u s   s tu d ies,  as th co m p r ess io n   r atio   in cr ea s es,  co n v en tio n al  co m p r ess io n   m eth o d s ,   s u ch   as JP E G,   ca u s b lo ck in g   ar tifa cts  o r   n o is th at  d e g r ad es  th q u ality   o f   t h d ec o d ed   im ag es.  So m wo r k s   p r o p o s ed   to   o v e r co m t h e   p r o b lem   b y   im p lem en tin g   p o s t - p r o ce s s in g   o r   d e n o is in g   b a s ed   m eth o d s   f o r   r etin al  im ag p r o ce s s in g .   F o r   ex am p le,   Naz ar i   an d   Po u r g h a s s em   [ 1 3 ] ,   s u g g ested   a n   a p p r o ac h   b ased   o n   p r e - p r o ce s s in g   v ess el  ex tr ac tio n an d   p o s t - p r o ce s s in g   t o   en h an ce   d etails  in   r etin al  im a g es  f o r   th e   ex tr ac tio n   o f   lar g e   an d   th in   b lo o d   v ess els  u s in g   a   2 Gab o r   f ilter   f o llo w ed   b y   lin ea r   Ho u g h   tr an s f o r m atio n .   J av ed   et  a l.   [ 1 4 ] ,   a   tech n iq u o f   ed g e - b ased   en h an ce m e n o f   r etin al  im ag e s   was  p r esen ted .   I n   th is   tech n iq u th im ag es  ar p r o ce s s ed   an d   an aly ze d   i n   th e   J PEG  co m p r ess ed   d o m ain   to   en h an ce   th e   ed g e s   f o r   d is ea s d iag n o s is   p er s p ec tiv e .   Salih   et  a l.   [ 1 5 ] ,   p r esen ted   an   ef f ec tiv r etin a im ag co m p r ess io n   ap p r o ac h   f o c u s ed   o n   th ar ea   o f   in ter est  ( R OI ) .   T h is   ap p r o ac h   in clu d es  p r e - p r o ce s s in g   with   an   ad a p tiv m ed ian   f ilter ,   s eg m en tatio n   with   en h an ce d   ad a p tiv f u zz y   c - m ea n s   clu s ter in g ,   co m p r ess io n   with   in teg er   m u lti  wav elet   tr an s f o r m ,   a n d   s e p ar titi o n in g   in   h ier ar ch ical  tr ee ,   to   ac h iev e   b etter   im a g q u ality .   L ately ,   d ee p   lear n i n g   m eth o d s   h av b ee n   s u cc ess f u lly   a p p lie d   to   im ag co m p r ess io n .   T h o s m eth o d s   h av b ee n   p r o p o s ed   to   b en ef it   f r o m   an   e n co d i n g   an d   d ec o d i n g   m o d u le  b u ilt  o f   co n v o lu tio n al   n eu r al  n etwo r k s   ( C NN) .   Usi n g   C N Ns  th m o d u le  en ab les  d im en s io n ality   r ed u ctio n   an d   f ea tu r ex tr ac tio n   d u r in g   en co d i n g ,   an d   en h an ce d   r ec o n s tr u ctio n   d u r in g   d ec o d in g .   B allé  et  a l.   [ 1 6 ] ,   p r esen ted   d ee p   lear n in g   m o d el  f o r   im ag e   co m p r ess io n   b y   s u cc ess iv ely   ap p ly in g   co n v o lu tio n al  lin ea r   f ilter s   to   n o n lin ea r   ac tiv atio n   f u n ctio n s ,   wh ile  th e   r o u n d in g   q u an tizer   was  r ep lac ed   b y   u n if o r m   q u an tizer   to   en s u r an   u n i n ter r u p ted   tr ain i n g   p r o ce s s .   R ely in g   o n   m o d el  in   [ 1 6 ] ,   o th er   d ee p   lear n in g   ar c h itectu r es  f o r   im a g co m p r ess io n   h a v b ee n   p r o p o s ed ,   s u ch   as  th e   o n p r o p o s ed   b y   C h en g   et  a l.   [ 1 7 ] .   I n   wh ich ,   th au th o r s   in tr o d u ce d   r esid u al  b lo c k s   in to   th ar ch itectu r to   in cr ea s th r ec ep tiv f ield   an d   im p r o v co m p r ess io n   p er f o r m an ce   o f   th e   m o d el.   T h o s d ee p   lear n in g - b ased   m o d els  h av o u tp e r f o r m ed   c o n v en tio n al  co m p r ess io n   m et h o d s .   I m ag co m p r ess io n   tech n o lo g y   b ased   o n   d ee p   lear n in g   was  ap p lied   t o   m ed ical  im ag es.  Kar   et  a l.   [ 1 8 ] p r o p o s ed   co n v o l u tio n al  au to en co d er   ar ch itectu r f o r   m e d ical  lo s s y   im ag co m p r ess io n   to   p r eser v d iag n o s tically   r elev a n f ea tu r es  d u r in g   co m p r ess io n .   Su s h m it  et  a l.   [ 1 9 ]   s u g g ested   co n v o lu tio n a r ec u r r en n eu r al  n etwo r k   ar ch itectu r to   lear n   co n tex tu alize d   f ea tu r es  f o r   e f f icien X - r ay   im ag c o m p r e s s io n .   co m p r ess io n   m et h o d   f o r   r etin o p tical   co h er en ce   to m o g r ap h y   ( OC T )   im ag es  was  d ev elo p ed   in   [ 2 0 ] ,   wh ich   u s es  C NNs  an d   s k ip   co n n ec tio n s   with   q u an tizatio n   to   p r eser v f in s tr u ctu r f ea tu r es b etwe en   th c o m p r ess io n   an d   r ec o n s tr u ctio n   C NNs.   T h p r e v io u s ly   r ev iewe d   tec h n iq u es  h a v r e v ea led   s o m e   s h o r tco m in g s   th at  n ee d   to   b e   ad d r ess ed .   Star tin g   with   co n v e n tio n al  c o m p r ess io n   alg o r ith m s   wh ich   s u f f er ed   f r o m   p o o r   p er f o r m a n ce   at  h ig h   CR ,   th im ag q u ality   was  d r asti ca lly   d eg r ad ed   [ 2 1 ] .   T h er e f o r e,   m u ch   ef f o r h as  b ee n   f o cu s ed   o n   im p r o v in g   th e   p er f o r m an ce   o f   th ese  co m p r e s s io n   ap p r o ac h es  u s in g   p r e - p r o ce s s in g   an d   p o s t - p r o ce s s in g   m eth o d s .   Desp ite  th ese  p er f o r m an ce   im p r o v em en ts ,   th ese  m eth o d s   in v o lv co m p u tatio n ally   ex p e n s iv an d   tim e - co n s u m in g   p r o ce s s es  f o r   s o lv in g   o p tim al  s o lu tio n s .   On   th e   o th er   h an d ,   d ee p   lear n i n g - b ased   i m ag co m p r ess io n   tech n iq u es  h a v d em o n s tr ated   s u p er io r   p e r f o r m an ce .   Ho we v er ,   th ei r   ar c h itectu r es  m ay   r eq u ir d ee p er   C NN  o r   lar g m o d els,  r esu ltin g   in   co m p u tatio n s   th at  m a k th e   l ea r n in g   p r o ce s s   s lo w.   I n   ad d i tio n ,   m o s o f   th eir   f ea tu r ex tr ac tio n   ar c h itectu r e s   r ely   o n   c o n v o lu tio n al  la y er s   with   o n co n v o l u tio n   ea c h ,   w h ich   m ay   lo s s o m Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       A   mu lti - s ca le  co n vo lu tio n a l n e u r a l n etw o r a n d   d is crete  w a ve let   …  ( Da lila   C h ikh a o u i )   245   u s ef u f ea tu r es  in   m ed ical  im ag in g   ter m s .   Dee p   lear n i n g   m o d els  ar in co m p atib le  with   c o n v en tio n al  co d ec s ,   h en ce   th eir   a p p licatio n   is   lim ited .   I n   r esp o n s to   th ab o v s h o r t co m in g s ,   th is   p ap er   p r o p o s es  m ed ical  im ag co m p r ess io n   tech n iq u e   b ased   o n   lo w   co m p le x ity   d ee p   lear n in g   m o d el   an d   d is cr ete  wav elet  tr an s f o r m   ( DW T )   b ased   co d ec .   Mo tiv ated   b y   th e   ad v a n tag es  o f   C NNs  lik th ab ili ty   to   au t o m atica lly   d etec f ea tu r es  an d   th eir   co m p u tatio n ally   ef f icien ch a r ac ter is tics   [ 2 2 ] .   A   C NN  ar ch it ec tu r with   a   lo w   p ar am ete r   c o u n t   is   d esig n ed   f o r   b o th   e n co d i n g   a n d   d ec o d in g ,   en h a n ce d   b y   m u lti - s ca le  co n v o lu tio n al  lay er s .   T h e   p r o p o s ed   d ee p   lear n i n g   ar ch itectu r is   in teg r ate d   with   th DW T - b ased   co d ec   f o r   ef f ec tiv p er f o r m an ce   at  h ig h   CR ,   o win g   to   DW T co m p u tatio n al  e f f icien cy   a n d   co m p ac s ig n al  r ep r esen tatio n   o f   th DW T ,   wh ich   is   wid ely   u s ed   in   im ag e   co d in g   [ 2 3 ] .   T h m ain   co n tr ib u tio n s   o f   th is   p ap er   ar s u m m ar ized   as  f o llo ws.  I n itially ,   to   im p r o v th e   co m p r ess io n   p er f o r m an ce ,   th m u lti - s ca le  C NN  ( MS - C NN)   o n   th en co d in g   s id d er iv es  a n   o p tim al  co m p ac t   r ep r esen tatio n   th at  h o ld s   im p o r tan s tr u ctu r al  d ata  f r o m   th e   o r ig in al  im ag e.   W h ile  o n   th d ec o d in g   s id e,   th e   s ec o n d   MS - C NN  allo ws   ac cu r ate  r ec o n s tr u ctio n   o f   th o u t p u im ag e.   Seco n d ,   DW T - b ased   im ag co d ec   r esid in g   b etwe en   th en co d in g   M S - C NN  an d   d ec o d in g   M S - C NN  ca n   b ef f ec tiv ely   u tili ze d   b y   tak in g   a   co m p ac r ep r esen tatio n   as  in p u f o r   f u r th er   c o m p r ess io n .   T h ir d ly ,   we  p r esen lear n i n g   s tr ateg y   f o r   t h e     MS - C NN s ,   wh ich   o v er c o m es  th p r o b lem   o f   tr ain in g   in ter r u p tio n   ca u s ed   b y   n o n - d if f er en tiab le  q u an tizatio n   in   th DW T   c o d ec .   As  d em o n s tr ated   b y   th e   ex p er im en t al  r esu lts ,   th p r o p o s ed   tec h n iq u o u tp e r f o r m s   ex is tin g   tech n iq u es  an d   s tan d ar d   co m p r ess io n   tec h n iq u es  i n   ter m s   o f   s ev er al   m etr ics.  C o n n ec tin g   th e   d ee p   lear n in g   m o d el  with   DW T   co d ec   u s i n g   c o m p ac i n ter m ed iate  r ep r esen tatio n   a llo ws  th p r o p o s ed   co m p r ess io n   tech n iq u to   ex h ib it  co m p atib ilit y   with   o th er   av ailab le  im ag co d in g   s tan d ar d s .   T o   th b est  o f   o u r   k n o wled g e ,   th is   is   th f ir s s tu d y   to   u s MS - C NNs  to   en h an ce   th e   co m p r ess io n   p er f o r m a n ce   o f   co n v en tio n al  DW T - b ased   co d ec s   an d   ac h iev h ig h   CR  with   ac cu r ate  m ed ical  im ag r ec o n s tr u ctio n .     T h s u cc ee d in g   p ar o f   th ar ticle  is   s tr u ctu r ed   as  f o llo ws:   a   d escr ip tio n   o f   th k ey   co m p o n e n ts   o f   th p r o p o s ed   ap p r o ac h   is   g iv en   i n   s ec tio n   2 .   I n   s ec ti o n   3   p r o v id es  co m p ar is o n   an d   d is cu s s io n   o f   s im u latio n   r esu lts .   Fin ally ,   co n clu s io n   is   p r esen ted   in   s ec tio n   4 .       2.   M E T H O D   Data   co m p r ess io n   b ased   o n   d ee p   lear n in g   is   p r o m is in g   r e s ea r ch   ar ea .   T h ese  tech n iq u es  s p ec ialize   in   m an y   asp ec ts ,   in clu d in g   tr ain in g   a n d   lear n in g   ab i liti es  [ 2 4 ] .   L o s s y   co m p r es s io n   b y   r ed u cin g   d im en s io n ality   is   o n o f   th m ajo r   ca teg o r ies  o f   co m p r ess io n   b ased   o n   d ee p   lear n in g   te ch n iq u es,  in   w h ich   p er f o r m an ce   is   co m p ar ab le  t o   o r   e v en   b etter   th an   s tan d a r d   co d ec s   [ 1 6 ] ,   [ 2 0 ] .   Dim en s i o n ality   r ed u ctio n   is   ac co m p lis h ed   b y   lear n in g   an   in v er tib le  m a p p in g   b etwe en   th q u a n tized   co m p ac r ep r esen tatio n   an d   th e   o r ig in al  d ata.   T h is   p r o ce s s   r elies  m ain ly   o n   d ee p   ar ch ite ctu r es  o f   C NNs   wh ich   allo ef f icien f ea tu r ex tr ac tio n   an d   ex h ib it  g o o d   r ep r esen tativ ab ilit y   [ 2 5 ] .   U s u ally ,   C NN   is   ca s ca d ed   at   b o th   th en co d in g   an d   d ec o d in g   e n d s   w h en   b u ild in g   th ese  d ee p   lear n in g   m o d els.  I n   v iew  o f   th is ,   o u r   p r esen ted   lo s s y   co m p r ess io n   tech n i q u in v o lv es two   MS - C NN s   an d   DW T   im ag co d ec ,   as sh o wn   in   Fig u r 1 .           Fig u r e   1 .   T h p r o p o s ed   c o m p r ess io n   tech n iq u o v er all  d esig n     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  3 8 ,   No .   1 Ap r il   20 2 5 :   2 4 3 - 2 5 3   246   Acc o r d in g   t o   o u r   p r o p o s ed   m eth o d ,   th i n p u im a g will  u n d er g o   th f ir s MS - C NN  r esid in g   at  th en co d in g   wh ich   g e n er ates  a   co m p ac r ep r esen tatio n   th at   p r eser v es  th s tr u ct u r al  i n f o r m atio n   o f   th e   in p u t.     T h g e n er ated   c o m p ac t   r ep r e s en tatio n   is   f u r th e r   en c o d ed ,   s in ce   it  allo ws  th DW T   b ased   co d ec   to   ac h iev e   ef f icien co m p r ess io n   with   h ig h   CR .   On   th d ec o d in g   s id e,   s ec o n d   MS - C N i s   ap p lied   in   o r d er   to   p r o d u ce   m o r ac cu r ate  an d   h ig h - q u ality   r ec o n s tr u c te d   im ag e.   T h two   n etwo r k s   co o p er ate  to   co m p r ess   im ag es  at  v er y   lo b it  r ate  wh ile  m ain tain in g   h ig h   q u alit y .   Un lik d ee p   lear n in g   m o d e ls   with   m illi o n s   o f   p ar am eter s ,   o u r   m eth o d   in c o r p o r ates  DW T - b ased   co d ec ,   k n o wn   f o r   its   id ea p r o p er ties   an d   l o w   co m p u tatio n al  c o m p lex ity   in   i m ag co m p r ess io n   task s   [ 2 3 ] .   T h f o llo win g   s u b s ec tio n s   p r o v id m o r d etails  ab o u th k ey   co m p o n en ts   o f   th p r o p o s ed   tech n i q u e,   s u ch   as  th MS - C NN  ar ch itectu r e,   DW T   b ased   co d ec ,   th lo s s   f u n ctio n s   an d   tr ain in g   s tr ateg y .     2 . 1 .     Arch it ec t ure  o f   t he  M S - CNNs   Ou r   ap p r o ac h   f u r th er   le v er ag es  C NN s   r o b u s tn ess ,   b y   ad d in g   m u lti - s ca le  co n v o lu tio n al  b lo ck s ,   wh ich   h av e   b ee n   p r ev i o u s ly   em p lo y ed   f o r   class if icatio n   [ 2 2 ]   a n d   im a g s u p er - r eso lu tio n   [ 2 3 ] .   T h e   co n v o l u tio n al  lay er s   a u to m ati ca lly   ex tr a ct  lo ca f ea tu r es  o f   in p u im ag es  th r o u g h   th lea r n in g   p r o ce s s   b ased   o n   th g iv en   tr ai n in g   d ataset.   I n   Fig u r 2 ,   th m ain   d i f f er en ce s   b etwe en   m u ltis ca le  co n v o lu tio n   an d   b asic  co n v o l u tio n   ar e   illu s tr ated   in   Fig u r 2 ( a)   an d   Fig u r 2 ( b ) ,   r esp ec tiv ely .   I n   g en e r al,   s m all  s ize  k er n els  ten d   to   ex tr ac f ea tu r es  with   s m aller   s ca les,  s u ch   as  d etails,  wh ile   co ar s s tr u ctu r es  r esp o n d   to   k er n els  with   lar g e   s ca les  [ 2 6 ] .   T h er e f o r e,   em p lo y in g   m u lti - s ca le  co n v o lu tio n s   with   s m all  an d   lar g k er n el   s izes  is   f av o r ab le  to   g u ar an tee  a n   ef f icien t e x tr ac tio n   o f   th d if f er en t scale   f ea tu r es f o u n d   i n   m ed ical  im a g es.           ( a)   ( b )     Fig u r 2 .   Dif f e r en ce   b etwe en   ( a)   b asic c o n v o lu tio n al  la y er   o f   C NN  an d   ( b )   m u lti - s ca le  co n v o lu tio n al  lay e r       T h en co d i n g   an d   d ec o d i n g   MS - C NN s   ar ch itectu r d etails   ar g iv en   in   T ab le  1 .   T h en co d in g   s id e   MS - C NN  in co r p o r ates  b asic  an d   m u lti - s ca le  co n v o lu tio n s   an d   d o wn - s am p lin g   o p er ati o n   to   r ed u ce   in p u d im en s io n ality T h e   m u lti - s ca le  co n v o l u tio n al  b lo c k   ( MSC B )   co n s is ts   o f   m u lti - s ca le  co n v o lu ti o n al  lay er   with   th r ee   p ar allel  co n v o lu ti o n s   o f   v ar y in g   k er n el  s izes,  p r o d u cin g   f ea tu r m a p s   co n c aten ated   alo n g   th s p ec tr al  d im en s io n ,   as  s h o w n   in   Fig u r 3 .   Mo r e o v er ,   d o wn - s am p lin g   o p e r atio n   o cc u r s   b y   u s in g   s tr id co n v o l u tio n   in   o r d e r   to   co n t r ac s p atial  d im en s io n   b y   f ac to r   o f   2 .   I n   g en er al,   th en co d in g   MS - C NN   co n s is ts   o f   2   MSC B s   an d   co n v o lu tio n al  lay er s   f o llo wed   e ac h   b y   r ec tifie d   lin ea r   u n it   ( R eL U )   n o n lin ea r   ac tiv atio n   f u n ctio n ,   as  s h o wn   in   T ab le  1 .   T h ar c h itectu r in v o lv es  also   s k ip   c o n n ec tio n s ,   wh ich   h av e   b ee n   co n s id er ed   o n e   o f   th e   m o s ef f icien s o lu tio n s   f o r   tr ain in g   d ee p   n etwo r k s   [ 2 4 ] .   T h s k ip   c o n n ec tio n   is   clea r ly   s h o wn   in   Fig u r 1 .   T h MS - C NN  at  th d ec o d in g   s id is   co m p o s ed   o f   5   weig h lay e r s   an d   o n MSC B ,   as   s h o wn   in   T a b le  1 .   I n   d etail,   th r ee   ty p es  o f   lay er s   ar e   p r esen in   th ar c h itectu r e,   n o t ab ly ,   d ec o n v o lu tio n   lay er s ,   u p - s am p lin g   lay er   an d   m u lti - s ca le  d ec o n v o lu tio n .   T h co m p ac r e p r esen tatio n   u n d er g o es  t h r e v er s e   p r o ce s s   at  th d ec o d in g   s id to   s ec u r ac cu r ate  r esto r atio n   o f   th o r ig in al  im a g e.       T ab le  1 .   Ar c h itectu r d etails o f   th MS - C NNs a t th en co d in g   an d   d ec o d i n g   s id es   MS - C N N   a t   e n c o d i n g   MS - C N N   a t   d e c o d i n g   C o n v   ( 3 × 3 ,   3 2 ,   st r i d e = 1 ) ,   R e L U   D e c o n v   ( 3 × 3 ,   3 2 ,   st r i d e = 2 ) ,   R e L U   M S C B   ( 3 2 )   M S C B   ( 6 4 )   C o n v   ( 3 × 3 ,   3 2 ,   st r i d e = 1 ) ,   R e L U   D e c o n v   ( 3 × 3 ,   1 2 8 ,   st r i d e = 1 ) ,   R e L U   M S C B   ( 3 2 )   D e c o n v   ( 3 × 3 ,   6 4 ,   st r i d e = 1 ) ,   R e L U   C o n v   ( 3 × 3 ,   6 4 ,   st r i d e = 2 ) ,   R e L U   D e c o n v   ( 3 × 3 ,   6 4 ,   st r i d e = 1 ) ,   R e L U   C o n v   ( 3 × 3 ,   9 6 ,   st r i d e = 1 ) ,   R e L U   D e c o n v   ( 3 × 3 ,   3 ,   s t r i d e = 1 ) ,   R e L U   C o n v   ( 3 × 3 ,   9 6 ,   st r i d e = 1 ) ,   R e L U     C o n v   ( 3 × 3 ,   6 4 ,   st r i d e = 1 ) ,   R e L U     C o n v   ( 3 × 3 ,   3 ,   s t r i d e = 1 ) ,   R e L U     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       A   mu lti - s ca le  co n vo lu tio n a l n e u r a l n etw o r a n d   d is crete  w a ve let   …  ( Da lila   C h ikh a o u i )   247       Fig u r 3 .   Pro p o s ed   MSC B       2 . 2 .     DWT   ba s ed  co dec   T h C o h en - Dau b ec h ies - Feau v ea u   9 /7   ( C DF  9 /7 )   b io r th o g o n al  wav elet  tr an s f o r m   s er v es  as  th f o u n d a t i o n   o f   t h e   o u r   c o d e c   t o   a l l o w   e f f i c i e n t   c o m p r e s s i o n .   F o r   i m a g e   d e c o r r e l a t i o n ,   A n t o n i n i   a n d   B a r l a u d   [ 2 7 ] ,   d em o n s tr ated   th s u p er io r ity   o f   th e   b i o r th o g o n al   wav elet  tr an s f o r m   9 /7 .   J PEG - 2 0 0 0   c o d ec   an d   o th e r   im a g e   co d in g   m eth o d s   [ 2 3 ] ,   [ 2 8 ] ,   h a v wid ely   r elie d   o n   th is   tr an s f o r m .   T h C DF  f am ily   o f   s y m m etr ic  b io r th o g o n al   wav elets a r d is tin g u is h ed   b y   th eir   co m p ac t su p p o r t,  b io r th o g o n ality ,   s y m m etr y ,   an d   s im p l icity .   Acc o r d in g   to   T ab le  2 ,   th C DF 9 /7   wav elet  h as 9   co ef f icien ts   in   t h lo p ass   f ilter   an d   7   co ef f icien ts   in   th h ig h   p ass   f ilter .       T ab le  2 .   Fil ter   co ef f icien ts   o f   C DF 9 /7   wav elet   i   Lo w - p a ss fi l t e r   H i g h - p a ss  f i l t e r   0   + 0 . 6 0 2 9 4 9 0 1 8 2 3 6 3 5 7 9   + 1 . 1 1 5 0 8 7 0 5 2 4 5 7 0 0   ± 1   + 0 . 2 6 6 8 6 4 1 1 8 4 4 2 8 7 5   - 0 . 5 9 1 2 7 1 7 6 3 1 1 4 2 5   ± 2   0 . 0 7 8 2 2 3 2 6 6 5 2 8 9 9 0   - 0 . 0 5 7 5 4 3 5 2 6 2 2 8 5 0   ± 3   0 . 0 1 6 8 6 4 1 1 8 4 4 2 8 7 5   + 0 . 0 9 1 2 7 1 7 6 3 1 1 4 2 5   ± 4   + 0 . 0 2 6 7 4 8 7 5 7 4 1 0 8 1 0         T h u s o f   th e   wav elet  f o r   co m p r ess io n   is   d ep e n d en o n   t h q u an tizatio n   s tep .   lo s s y   c o m p r ess io n   ap p r o ac h   u s es q u an tizatio n ,   w h ich   is   ad ju s ted   to   attain   th d esire d   CR .   T h q u an tized   wav elet  co ef f icien ts   ar e   s u b s eq u en tly   e n tr o p y   en c o d ed   v ia  ar ith m etic  c o d in g   [ 2 9 ] .   B y   co d i n g   th e   m o s f r eq u e n s y m b o ls   with   f ewe r   b its ,   it  is   m o r ef f icie n th an   co d in g   th em   all  with   th e   s am b its   n u m b er .   E n tr o p y   e n c o d in g ,   s p ec if ically   ar ith m etic  en co d in g ,   p r o v i d es  lo s s le s s   co m p r ess io n   s in ce   t h o r ig in al  d ata  ca n   b r ec o v er ed   in   th d ec o d e r   s tag with o u af f ec tin g   d ee p   lear n in g   m o d els.  T h er ef o r e,   we  d id   n o t   in clu d th ar ith m etic  co d in g   in   th e   tr ain in g   o f   n etwo r k s   in   o r d e r   to   m i n im ize  u n n ec ess ar y   c o m p lex ity .   Ou r   c o d ec   b ased   o n   DW T   ca n   b e   s u m m ar ized   in to   t h f o llo win g   s tep s :     Dec o m p o s itio n   o f   th in p u t c o m p ac t r ep r esen tatio n   u s in g   2 wav elet  tr an s f o r m s   ( C DF 9 / 7 ) .     Qu an tizatio n   o f   t h wav elet  co ef f icien ts .     L o s s less   co m p r ess io n   u s in g   ar ith m etic  en co d in g .     2 . 3 .     L o s s   f un ct io ns   a nd   o ptim iza t io n   T h o b jectiv is   to   o p tim ize   b o th   MS - C NNs  to   ac h iev e   an   e f f icien co m p r ess io n   an d   a   b et ter   im ag q u ality   r ec o n s tr u ctio n .   I n   o r d e r   to   o p tim ize  o u r   m o d el,   lo s s   ter m   n ee d s   to   b m i n im ized   o v er   th e   p ar am ete r s   o f   th p r o p o s ed   n etwo r k s .   T h d is to r tio n   b etwe en   th e   in p u an d   r ec o n s tr u cted   im ag es  r e p r esen ts   th lo s s ,   an d   it c an   b ex p r ess ed   as:     ( , ) = 1 ( , ( ( , ) ) ) 2 = 1 )   ( 1 )     i n   th ( 1 ) m ea n   s q u ar er r o r   ( MSE )   is   u s ed   in   th lo s s   f u n ctio n   as  d is to r tio n   ter m ,   with     d en o tin g   th e   in p u im ag e.   ( . )   an d   ( . )   in d icate   o f   th MS - C NN  at  th en co d in g   s id an d   MS - C NN  at  th d ec o d in g   s id e ,   with   ,   as  th eir   v ar ia b les,  r esp ec tiv ely ,   wh er ea s     d e n o tes  th DW T   b ased   co d ec .   T h e   in p u im ag e     wen th r o u g h   s tag es  o f   co m p r ess io n ,   n am ely ,   MS - C NN  f o r   co m p ac r e p r esen tatio n   an d   DW T   co d ec ,   th en   s ec o n d   MS - C NN  f o r   r ec o n s tr u ctin g   th im ag e.   Ho wev er ,   t h r o u n d in g   f u n ctio n   in co r p o r ated   in   th DW T - b ased   co d ec   ca n n o b e   d if f er e n tiated   wh en   p er f o r m in g   th b ac k p r o p ag atio n   alg o r ith m .   T o   ad d r ess   th is   is s u e,   th tr ain in g   will  b p er f o r m e d   in   two   p h ases .   T h f ir s p h ase  in v o lv es  tr ain in g   b o t h   n e two r k s   with o u th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  3 8 ,   No .   1 Ap r il   20 2 5 :   2 4 3 - 2 5 3   248   DW T   co d ec ,   wh er ea s   th s ec o n d   p h ase  in v o lv es  f in etu n in g   th n etwo r k   o n   th d e co d i n g   s id tak in g   in to   co n s id er atio n   th e   co d ec .     2 . 3 . 1 .   MS - CNNs t ra ini ng   Ass u m in g   co llectio n   o f   in p u im ag es    u n d er g o es  f ir s an   M S - C NN  to   lear n   an   o p tim u m   c o m p ac r ep r esen tatio n   a n d   r eser v th s tr u ctu r al  in f o r m atio n .   T h e   r ec o n s tr u ctio n   MS - C NN  is   th en   em p l o y ed   to   r ec o v er   t h d ec o d ed   im ag w ith   h ig h   q u ality ,   h en ce   t h m ea n   s q u ar ed   er r o r   lo s s   f u n ctio n   u s ed   f o r   tr ai n in g   ca n   b d e f in ed   as sh o wn   in   ( 2 ) :     1 ( , ) = 1 ( , ( , ) ) 2 = 1   ( 2 )     wh er   an d     d en o te  th tr ain a b le  v ar iab le,   wh e r ea s   d en o tes  th b atch   s ize.     2 . 3 . 2 .   MS - CNN  f ine - t un ing     Du r in g   MS - C NN  r ec o n s tr u cti o n ,   th e   o u tp u im ag e   is   r ec o n s tr u cted   in   way   th at  clo s ely   r ep licates  th in p u im ag e.   T h er e f o r e,   t h d ec o d ed   co m p ac r ep r esen tatio n   d e r iv ed   f r o m   co m p r ess io n   n etwo r k   E   th en   DW T   b ased   co d ec   will  b e   p ass ed   th r o u g h   en co d in g   M S - C NN  R   to   lear n   m o r ac c u r ate  r ec o n s tr u ctio n .     T h p ar am eter   ̂   was  f ix ed   wh i le  th en co d in g   n etwo r k   p ar a m eter     was  o p tim ized ,   th lo s s   f u n ctio n   u s e d   f o r   f in e - t u n in g   th MS - C NN  ca n   b f o r m u lated   as:     2 ( ) = 1 ( , ( ( ̂ , ) ) ) 2 = 1   ( 3 )     2 . 4 .     E v a lua t i o n m et rics   I n   o r d er   to   ca r r y   o u a   q u a n titativ ass ess m en o f   o u r   m eth o d s   p er f o r m an ce ,   we  ad o p ted   ev alu atio n   m etr ics  b ased   o n   im a g q u ali ty   r ec o n s tr u ctio n   an d   th ef f i cien cy   o f   c o m p r ess io n .   T h e   r ec o n s tr u cted   im a g q u ality   is   ev alu ated   u s in g   t h e   p ea k   s ig n al - to - n o is r atio   ( P SNR ) ,   MSE   an d   m u ltis ca le  s tr u ctu r al  s im ilar ity   ( MS - SSI M) .   T h MSE   an d   PS NR   m ea s u r d is to r tio n   b e twee n   th o r ig in al  an d   r ec o n s tr u cted   im ag es  to   ev alu ate  v is u al  q u ality   [ 3 0 ] ,   as g iv en   in   ( 4 )   an d   ( 5 ) ,      = 1  [ ( , ) ̂ ( , ) ] 2 1 = 0 1 = 0   ( 4 )      = 10 l og 10 (  2  )   ( 5 )     wh er   an d   ̂   ar e   th in p u a n d   r ec o n s tr u cted   im ag es  r esp ec tiv ely .   M,   N   ar t h n u m b er   o f   r o ws  an d   co lu m n s   o f   t h im ag e,   wh ile    is   th m ax im u m   v alu o f   p ix el  in   th im ag e.   Similar ity   is   r eso lu tio n   im ag q u ality   ass ess m en m eth o d   wh ich   co m p u tes  r elativ q u a lity   s co r es  b etwe en   r ef er en ce   r ec o n s tr u cted   im ag [ 3 0 ] .   Me asu r em e n t s   at  d if f er en t scale s   ca n   b co m b in ed   to   o b tain   a n   o v er all  MS - SS I ev alu atio n ,   as sh o wn   in   ( 6 ) ,       = ( , ̂ ) . = 1 ( , ̂ ) ( , ̂ )   ( 6 )     wh er e     an d   ̂   r ep r esen th e   o r ig i n al  im ag an d   th r ec o n s tr u ct ed   im ag r esp ec tiv ely .     d en o t es  th h ig h est  s ca le,   ( , ̂ ) ,   ( , ̂ ) ,    ( , ̂ )   r ef er   to   th e   lu m in a n ce ,   co n tr ast,  a n d   s tr u ct u r c o m p ar is o n s   at  th j - th   s ca le,   r esp ec tiv ely .   I m ag co m p r es s io n   ef f icien c y   is   ev alu ated   b y   C R ,   b its   p er   p ix el  ( b p p ) ,   a n d   s p ac e   s av in g s   ( SS s ) .     T h C R   an d   b p p   g iv s tr aig h n o tio n   o f   co m p r ess io n   d eg r ee   ass o ciate d   with   th am o u n t   o f   d ata  [ 3 1 ] ,   [ 3 2 ] T h SS s   is   an o th er   m etr ic  to   ev alu ate  th p er f o r m an ce   o f   co m p r ess io n   tech n iq u e,   it  in d icate s   th g ain ed   am o u n o f   s to r a g s p ac e   f r o m   s av in g   th e   co m p r ess ed   d ata   [ 3 3 ] .   T h C R ,   b p p ,   a n d   SS s   ar g iv en   in   ( 7 ) - ( 9 ) ,   r esp ec tiv ely :      = S i ze   of   un co m p r es s ed   i m ag e S i ze   of   co m p r es s e d   i m ag e   ( 7 )     =                                  ( 8 )      = ( 1            ) × 100   ( 9 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       A   mu lti - s ca le  co n vo lu tio n a l n e u r a l n etw o r a n d   d is crete  w a ve let   …  ( Da lila   C h ikh a o u i )   249   3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   I n   th is   s ec tio n ,   th r esu lts   o f   o u r   ex p e r im en ts   ar p r esen ted   an d   d is cu s s ed ,   s h o wca s in g   th ef f icac y   o f   o u r   m et h o d .   T h e   im p lem en tatio n   o f   th e x p er im en ts   h as  b ee n   ca r r ied   o u o n   th e   NVI DI T esla  K8 0   GPU   p r o v id e d   b y   Go o g le  C o lab .   Ker as  with   T en s o r Flo b ac k en d   ar u s ed   to   b u ild   o u r   n etwo r k   ar ch itectu r e .   T ab le  3   p r o v i d es  s u m m ar y   o f   th e   m ain   s im u latio n   p ar a m eter s   o f   th e   MS - C NNs  th at   wer u s ed   in   th e   ex p er im en t.   Fo r   o p tim izatio n   p u r p o s es  an d   to   m i n im ize  th lo s s   f u n ctio n s   we  u s ed   th A d am   o p tim izer   [ 3 4 ] T h lear n in g   r ate  is   in itialized   b y   1 . 0 E −3   v alu e   an d   r ed u ce d   u s in g   lear n in g   r ate  s ch ed u ler   b y   a   f ac to r     o f   2   b ased   o n   m etr ic  im p r o v em en t.  T h n etwo r k s   wer e   tr ain ed   f o r   4 0 0   ep o ch s   an d   f in e - tu n ed   f o r   a n o th e r     5 0   ep o ch s .       T ab le  3 .   T h m ain   s im u latio n   p ar am eter s   o f   t h ex p e r im en t   P a r a me t e r   V a l u e   Le a r n i n g   r a t e     1 . 0 E− 3   t o   1 . 0 E− 6   Ep o c h s   4 5 0   B a t c h   si z e   8   I n p u t   si z e   1 2 8 × 1 2 8       Fo r   ex p er im en tal  p u r p o s es,  we  u tili ze d   r etin al  im ag es  f r o m   two   p u b licly   av ailab le  d atasets .     T h f ir s t,  th d ig ital  r etin al  i m ag es  f o r   v ess el  ex tr ac tio n   ( DR I VE )   d atab ase   [ 3 5 ] ,   c o n ta in s   4 0   co lo r   f u n d u s   im ag es  with   a   r eso lu tio n   o f   5 6 5 ×5 8 4   p ix els.  W also   r an d o m ly   s elec ted   4 0   im ag es  f r o m   th e   OR I GA - lig h t   d atab ase   [ 3 6 ] ,   w h ich   in clu d es   6 5 0   h ig h - r eso lu tio n   im ag es  f r o m   th Sin g ap o r Ma lay   E y Stu d y   ( SiME S).     T o   p r e v en m em o r y   o v er f lo an d   o p tim ize  th e   im ag e   c o m p r ess io n   m o d el,   ea c h   im a g was  cr o p p ed   to   p atch es  o f   1 2 8 ×1 2 8   p ix els  an d   n o r m alize d   b e f o r c o m p r es s io n .   T h d ataset  wa s   th en   d i v id ed   in to   tr ain in g ,   v alid atio n ,   an d   test in g   s ets,  with   8 0 % f o r   tr ain in g   an d   2 0 % f o r   v alid atio n   an d   test in g .   T est  d ataset  im ag es   wer u til ized   to   ev alu ate  th p r o p o s ed   co m p r ess io n   m eth o d   b y   co m p ar in g   it   with   J PEG,   J PEG2 0 0 0 ,   an d   ex is tin g   d ee p   lear n in g - b ased   m eth o d s .   J PEG  an d   J PEG2 0 0 0   wer s elec ted   b ec au s o f   th eir   tr a n s f o r m   r elian ce ,   with   J PEG2 0 0 0   u s in g   th C DF  9 /7   wav elet  also   em p lo y ed   in   o u r   c o d ec .   Am o n g   t h d ee p   lear n in g   m eth o d s ,   B allé  et  a l.   [ 1 6 ]   was  ch o s en   f o r   its   s tate - of - th e - a r s tatu s   an d   l o wer   co m p lex ity   co m p ar e d   to   m o d els  s u ch   in   [ 1 7 ] .   T o   f u r th er   e v alu ate  th ef f ec tiv e n ess   o f   th in teg r ated   m u lti - s ca le  co n v o lu tio n   lay e r s   in   o u r   MS - C NN  ar ch itectu r e,   we  co n d u cte d   co m p a r is o n   ex p e r im en in   wh ich   we   tr ain ed   an o th er   a r ch itectu r b ased   o n   C NN  with o u th m u lti - s ca le  co n v o l u tio n s   th at   wer r ep lace d   b y   s eq u en tially   s tack ed   s im p le  co n v o lu tio n s   in   th ar c h itectu r b ased   o n   C NN.   Un d er   h ig h   CR ,   th p r o p o s ed   m eth o d s   r ec o n s tr u ctio n   was  e v alu ated ,   with   r esu lts   s h o wn   i n   T ab le   4 .   T h av er ag MSE ,   PS NR ,   C R ,   an d   SS s   v alu es  o f   th im ag p atch es  wer 6 . 5 1 ,   4 0 . 8 6   d B ,   5 3 . 0 3 ,   an d   9 7 . 9 5 %,  r esp ec tiv ely .   Desp ite  h ig h   co m p r ess io n ,   o u r   m eth o d   ac h ie v ed   h ig h   PS NR ,   in d icatin g   g o o d   r etin al  im ag e   r ec o n s tr u ctio n   q u ality .   Ad d iti o n ally ,   s p ac e - s av in g   p er ce n tag n ea r   1 0 0 d em o n s tr at es  th co m p r ess io n   ef f icien cy   f o r   s y s tem s   r eq u ir in g   m ed ical  d ata  s to r a g e.       T ab le  4 .   T h p er f o r m a n ce   ev a lu atio n   o f   t h p r o p o s ed   c o m p r ess io n   m eth o d   o n   r etin im a g e   p atch es   I mag e   p a t c h e s   M e a su r e   M S E   P S N R   ( d b )   CR   S S s (%)   P a t c h e   1   2 . 0 5   4 5 . 0 2   6 3 . 8   9 8 . 4 4   P a t c h e   2   9 . 3   3 8 . 4 5   5 6 . 1 2   9 8 . 2 2   P a t c h e   3   8 . 3 8   3 8 . 9   5 2 . 1 3   9 8 . 0 8   P a t c h e   4   1 0 . 1 7   3 8 . 0 6   2 9 . 3 7   9 6 . 5 9   P a t c h e   5   2 . 6 7   4 3 . 8 7   6 3 . 7 2   9 8 . 4 3   M e a n   6 . 5 1   4 0 . 8 6   5 3 . 0 3   9 7 . 9 5       W co n d u cted   ex p er im e n tal  co m p ar is o n s   to   ass ess   th p r o p o s ed   m eth o d s   p er f o r m a n ce   ag ain s t o th er   co m p r ess io n   tech n iq u es  as  d etailed   in   tab les  b elo w.   T ab les  5   an d   6   d em o n s tr ate  th at  o u r   p r o p o s ed   m eth o d   o f   co m p r ess in g   m ed ical  im a g es is   m o r ef f icien t th a n   th o t h er   m eth o d s ,   as e v id en ce d   b y   its   ac h iev ed   m ax i m u m   PS NR   ( d B )   an d   MS - SS I M,   a n d   th lo d is to r tio n   in   MSE .   At  C R =5 0 ,   th p r o p o s ed   m e th o d   o u t p er f o r m ed   s tan d ar d   m eth o d s   ( J PEG,   J PEG  2 0 0 0 )   an d   th e   d ee p   lear n in g - b ased   a p p r o ac h   B allé  et  a l.   [ 1 6 ] .   T ab le  5   s h o ws   o u r   m eth o d   ac h iev ed   s u p e r io r   r esu lts ,   with   6 . 8 9   MSE ,   2 . 3 2   d B   h ig h er   PS NR ,   an d   0 . 8 h ig h er   MS - SS I M   co m p ar ed   to   B allé  et  a l.   [1 6] ,   wh ich   its elf   s u r p ass ed   J PEG.   C o m p ar ed   to   J PEG2 0 0 0 ,   o u r   m eth o d   s h o wed   g ain s   o f   2 . 1 1   d B   in   PS N R   an d   0 . 7 in   MS - SS I M.   Ad d itio n ally ,   th MS - C NN  ap p r o ac h   s lig h tly   o u tp er f o r m ed   o u r   m eth o d   ( wi th o u MSC B ) ,   1 . 4 5   d B   PS NR   g ain ,   an d   0 . 7 MS - SS I g a in .   At  C R =8 0 ,   o u r   m eth o d   m ain tain ed   r o b u s p e r f o r m a n ce   co m p ar ed   to   o th er s .   T ab le  6   r ep o r ts   2 . 6   d B   PS NR   an d   0 . 7 9 %     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  3 8 ,   No .   1 Ap r il   20 2 5 :   2 4 3 - 2 5 3   250   MS - SS I g ain   o v er   B allé  et  a l.   [ 1 6 ] ,   an d   3 . 0 3   d B   PS NR   a n d   1 . 6 MS - SS I im p r o v em en o v er   J PEG2 0 0 0 .   T h MS - C NN  m eth o d   also   o u tp er f o r m e d   o u r   m eth o d   ( with o u MSC B ) ,   with   1 . 8 9   d B   PS N R   g ain ,   an d   1 . 0 9 MS - SS I g ain .   T h is   an aly s is   co n f ir m s   t h p r o p o s ed   m eth o d s   ef f ec tiv e n ess   in   p r eser v i n g   im ag e   q u ality   i n   ter m s   o f   PS NR   an d   MS - SS I m etr ics,  esp ec ially   at  h ig h   CR  ( C R =5 0 ,   C R =8 0 ) .       T ab le  5 .   Per f o r m an ce   ev alu ati o n   o f   d if f er en t m eth o d s   in   ter m s   o f   r ec o n s tr u cted   im ag q u a lity   at  C R   5 0   M e t h o d   A v e r a g e d   m e a s u r e s   M S E   P S N R   ( d B )   MS - S S I M   ( %)   O u r   me t h o d   6 . 8 9   3 9 . 7 5   9 7 . 4 2   B a l l é   e t   a l .   [1 6]   1 1 . 7 4   3 7 . 4 3   9 6 . 6 3   JP EG 2 0 0 0   1 1 . 2 3   3 7 . 6 4   9 6 . 7 2   JP EG   3 9 . 6 6   3 2 . 1 5   8 8 . 2 7   O u r   me t h o d   ( w i t h o u t   M S C B )   1 0 . 0 8   3 8 . 3   9 6 . 6 8       T ab le  6 .   Per f o r m an ce   ev alu ati o n   o f   d if f er en t m eth o d s   in   ter m s   o f   r ec o n s tr u cted   im ag q u a lity   at  C R   8 0   M e t h o d   A v e r a g e d   m e a s u r e s   M S E   P S N R   ( d B )   MS - S S I M   ( %)   O u r   me t h o d   8 . 2 5   3 8 . 9 7   9 6 . 7 5   B a l l é   e t   a l .   [1 6]   1 5 . 0 2   3 6 . 3 7   9 5 . 8   JP EG 2 0 0 0   1 6 . 7 2   3 5 . 9 4   9 5 . 1 5   JP EG   2 1 8 . 5 7   2 4 . 7 7   76   O u r   me t h o d   ( w i t h o u t   M S C B )   1 2 . 9   3 7 . 0 8   9 5 . 6 6       T h v is u al  q u ality   c o m p ar is o n s   at  0 . 1 6   b p p   a r p r o v id e d   i n   Fig u r 4 .   I ca n   b o b s er v e d   th at  o u r   p r o p o s ed   m eth o d   attain e d   b ett er   s u b jectiv q u ality   o f   r ec o n s tr u cted   im ag es  in   Fig u r e s   4( a) - 4( b ) ,   co m p a r ed   to     B allé  et  a l.   [ 1 6 ] ,   J PEG2 0 0 ,   an d   J PEG  s h o wn   in   Fig u r e   4 ( c) ,   Fig u r 4 ( d ) ,   an d   Fig u r e   4 ( e) ,   r esp ec tiv ely .     I n   co m p ar is o n ,   J PEG  m ar k ed   lo p er f o r m a n ce   with   o b v i o u s   b lo ck i n g   ar tifa cts  in   th r ec o n s tr u cted   r etin a l   im ag es sh o wn   in   Fig u r e   4 ( e) .           ( a)   ( b )         ( c)   ( d )       ( e)     Fig u r 4 .   Vis u al  q u ality   c o m p ar is o n   b etwe en   th o r ig in al  a n d   r ec o n s tr u cte d   im ag es u s in g   d if f er en t m et h o d s   at  0 . 1 6   b p p ( a)   o r ig in al  r etin al   im ag es a n d   th eir   zo o m e d - in   p atch es,  ( b )   o u r   m et h o d ,   ( c)   B allé  et  a l.   [1 6]   ( d )   J PEG2 0 0 ,   a n d   ( e)   J PEG   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       A   mu lti - s ca le  co n vo lu tio n a l n e u r a l n etw o r a n d   d is crete  w a ve let   …  ( Da lila   C h ikh a o u i )   251   W p r o p o s ed   a n   ef f icien co m p r ess io n   tech n i q u u tili zin g   two   MS - C NNs  an d   DW T   co d e.     T h co m p r ess io n   p er f o r m an c was  ev alu ated   u s in g   v a r io u s   q u ality   m etr ics.  Fo r   ex a m p le,   at  C R =8 0   o u r   m eth o d   ac h iev ed   th e   h ig h e s PS N R   an d   MS - SS I v alu es  o f   3 8 . 9 8   d B   an d   9 6 . 8 6 %,  r esp ec tiv ely ,   o u tp er f o r m in g   e v en   s tan d ar d   co m p r ess io n   m eth o d s .   Par ticu lar ly ,   th e   J PEG2 0 0 0   wh ich   is   b ased   o n   th e   s am C DF  9 /7   wav elet  tr an s f o r m   u s ed   in   o u r   DW T   b ased   co d ec .   Alth o u g h   in   o u r   tech n i q u d ee p   lear n in g   m o d el   M S - C NN  allo wed   an   en h an c ed   co m p r ess io n   p er f o r m an ce   o f   DW T   co d ec ,   it  is   im p o r ta n to   n o te  th at  o u r   co d ec   is   b ased   o n   b asic  co m p r ess io n   s ch em with   s tr aig h tf o r war d   en tr o p y   c o d in g   tech n iq u e,   c o m p ar e d   to   th J PEG2 0 0 0 s   s o p h is ticated   s ch em an d   en tr o p y   co d i n g   tech n i q u [ 7 ] ,   [ 3 7 ] .   I n   co n tr ast,  th lo w   p er f o r m an ce   o f   J PEG  is   b asically   d u e   to   th e   DC T ,   wh ic h   is   less   ef f ec tiv e   th an   th e   wav elet  tr an s f o r m s .     I n   co m p a r is o n   to   d ee p   lear n i n g - b ased   m eth o d s ,   we  p r esen in   T ab le  7 ,   b r ief   an d   av e r ag ed   ex p er im e n tal  r esu lts   co m p ar is o n   th at   in clu d es  o n ly   lear n in g   b ased   co m p r e s s io n   m o d els.  T a b le  7   c o m p ar es  o u r   m eth o d   wit h   o th er   lear n i n g - b ased   co m p r ess io n   m o d els,  s h o win g   th at  o u r   m eth o d   ac h ie v ed   th e   h ig h est  PS N R   with   th f ewe s p ar am eter s   allo win g   l o co m p u tatio n al  co m p lex ity .   Alth o u g h   C h en g   et   a l.   [ 1 7 ]   ac h iev ed   a   0 . 0 0 2   h ig h er   MS - SS I M,   it  r eq u i r ed   1 1 . 6   m illi o n   p ar am eter s   in   th ar ch itectu r e.   Ou r   m eth o d   is   also   5 . 2   an d   1 2 . 1   tim es  f aster   th an   B allé  et   a l.   [ 1 6 ]   an d   C h en g   et  a l.   [ 1 7 ] ,   r es p ec tiv ely .   T h u s ,   it  ca n   b s aid   th at  o u r   p r o p o s ed   m eth o d   ac h iev es  b etter   co d i n g   p e r f o r m an ce   a n d   r ec o n s t r u ctio n   q u ality   with   lo d e ep   lear n in g   m o d el   co m p lex ity   a n d   co m p u tatio n   tim e       T ab le  7 .   T h co m p ar ativ r esu lts   o f   ex is tin g   lear n in g   b ased   m eth o d s   in   ter m s   PS NR ,   MS - SS I M,     n u m b er   o f   tr ai n ab le  p a r am eter s   an d   co m p u tatio n   tim at  C R =8 0   M e t h o d   P S N R   ( d B )   MS - S S I M   ( %)   N u mb e r s   o f   p a r a m e t e r s   Ex e c u t i o n   t i m e   ( s)   O u r   me t h o d   3 8 . 9 8   9 6 . 8 6   7 8 2   6 9 4   0 . 2 5   B a l l é   e t   a l .   [ 1 6 ]   3 6 . 3 8   9 5 . 8   2   5 8 2   5 3 1   1 . 3   C h e n g   e t   a l .   [ 1 7 ]   3 8 . 9 0   97   11   6 2 7   9 1 6   3 . 0 3       T h p r o p o s ed   m eth o d   h as  d e m o n s tr ated   ex ce p tio n al  p er f o r m an ce   with   p r o m is in g   r esu lts ,   ev en   w h en   co m p ar ed   to   co m p lex   d ee p   l ea r n in g - b ased   m et h o d s   t h at  h av a   g r ea ter   n u m b e r   o f   tr ain ab le  p a r am eter s .     T h im p licatio n   o f   t h ese  r esu lts   is   th at  it  o f f er s   s u p e r io r   s o lu tio n   f o r   im a g d ata   r ed u cti o n ,   p a r ticu lar ly   i n   s ce n ar io s   r eq u ir in g   h i g h   CR .   T h is   ad v an ce m e n co u l d   s ig n i f ican tly   im p ac t v ar io u s   f ield s   t h at  r ely   o n   ef f icien t   im ag s to r ag an d   tr an s m is s i o n ,   s u ch   as  m ed ical  im ag in g ,   s atellite   co m m u n icatio n s ,   an d   d ig it al  ar ch iv in g .   T h m eth o d s   a b ilit y   to   m ai n tain   g o o d   im ag e   q u ality   ev en   at  h ig h   co m p r ess io n   lev el s   s u g g ests   p o ten tial   ap p licatio n s   in   b an d wid th - c o n s tr ain ed   en v ir o n m en ts   o r   s y s tem s   with   lim i ted   s to r ag ca p ac ity .   Fu r th er m o r e ,   th is   d ev elo p m e n m a y   lead   to   im p r o v ed   p er f o r m an ce   in   r ea l - tim im ag p r o ce s s in g   a p p li ca tio n s ,   wh er d ata  s ize,   q u ality   an d   co m p u tatio n al  ef f icien cy   ar cr itical  f ac to r s .   I n   th f u tu r e,   th p er f o r m a n ce   o f   th p r o p o s ed   m eth o d   ca n   b e   en h a n ce d .   Fir s t,  b y   d esig n in g   b etter   d ee p   l ea r n in g   a r ch ite ctu r es  an d   o p tim izatio n   s tr ateg ies    f o r   im ag co m p r ess io n   task s .   Fu r th er m o r e,   t h tech n iq u e s   co m p atib ilit y   with   co n v en tio n al  co d ec s ,   d u t o     its   u s o f   DW T - b ased   c o d ec ,   o p en s   u p   p o s s ib ilit ies   f o r   o th er   c o n v e n tio n al  co d ec s   to   b u s ed   in     co n ju n ctio n   with   it.       4.   CO NCLU SI O N   I n   th is   p a p er ,   we  h av i n tr o d u ce d   r etin al  im ag e   co m p r e s s io n   m eth o d   b ased   o n   MS - C NNs  an d   DW T .   T o   ac h iev b etter   im ag q u ality   at  h ig h   CR ,   two   MS - C NN s   wer co n n ec ted   to g eth er ,   th en co d in g   MS - C NN  i s   em p lo y ed   to   g e n er ate  in ter m ed iate  c o m p ac t   r ep r esen tatio n ,   wh ich   m ain t ain s   th s tr u ctu r al   in f o r m atio n   o f   th o r i g in al  im ag th at  will  b co d ed   b y   DW T .   Nex t,  th MS - C NN  e n ab les  h ig h - q u ality   r ec o n s tr u ctio n   a n d   r etr ie v al  o f   th o r ig in al  im a g at  th d ec o d in g   s id e.   T h o b tain e d   e x p er im en tal  r esu lts   co n f ir m e d   th e   s u p er io r ity   o f   th p r o p o s ed   c o m p r ess io n   m eth o d   b ased   o n   d if f e r en p er f o r m a n ce   m etr ics.    T h p r o p o s ed   m eth o d   attain ed   h ig h er   CR  ( C R =8 0 )   wh ile  m ain tain in g   an   ac ce p ta b le  r etin al  im ag q u alit y   with   an   av e r ag e   PS NR   v alu o f   3 8 . 9 8   d B   a n d   MS - SS I o f   9 6 . 8 %.  Hen ce ,   c o n tr ib u tio n   to   m in im izin g   th e   d ata  s ize  an d   s av in g   s to r a g a n d   tr a n s m is s io n   r eso u r ce s   wh i le  m ain tain in g   v is u al   q u ality   o f   m e d ical  im ag es.   Fu r th er m o r e ,   o u r   p r o p o s ed   te ch n iq u e x h ib its   co m p u tatio n al  ef f icien cy ,   m ak i n g   it  ap p li ca b le  in   r ea l - tim m ed ical  im ag e   ap p licatio n s .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   R .   V i j   a n d   S .   A r o r a ,   A   s y st e ma t i c   su r v e y   o f   a d v a n c e i n   r e t i n a l   i m a g i n g   m o d a l i t i e f o r   A l z h e i m e r d i sea se  d i a g n o si s ,   Me t a b o l i c   Br a i n   D i se a se ,   v o l .   3 7 ,   n o .   7 ,   p p .   2 2 1 3 2 2 4 3 ,   O c t .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 1 1 0 1 1 - 0 2 2 - 0 0 9 2 7 - 4.   [ 2 ]   X .   H e ,   Y .   D e n g ,   L.   F a n g ,   a n d   Q .   P e n g ,   M u l t i - m o d a l   r e t i n a l   i m a g e   c l a ssi f i c a t i o n   w i t h   mo d a l i t y - sp e c i f i c   a t t e n t i o n   n e t w o r k ,     I EEE  T r a n s a c t i o n o n   M e d i c a l   I m a g i n g ,   v o l .   4 0 ,   n o .   6 ,   p p .   1 5 9 1 1 6 0 2 ,   J u n .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TM I . 2 0 2 1 . 3 0 5 9 9 5 6 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  3 8 ,   No .   1 Ap r il   20 2 5 :   2 4 3 - 2 5 3   252   [ 3 ]   M .   Z.   A t w a n y ,   A .   H .   S a h y o u n ,   a n d   M .   Y a q u b ,   D e e p   l e a r n i n g   t e c h n i q u e f o r   d i a b e t i c   r e t i n o p a t h y   c l a s si f i c a t i o n :   a   s u r v e y ,     I EEE  A c c e ss ,   v o l .   1 0 ,   p p .   2 8 6 4 2 2 8 6 5 5 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 2 . 3 1 5 7 6 3 2 .   [ 4 ]   Y .   Y u a n ,   L.   Zh a n g ,   L.   W a n g ,   a n d   H .   H u a n g ,   M u l t i - l e v e l   a t t e n t i o n   n e t w o r k   f o r   r e t i n a l   v e sse l   s e g m e n t a t i o n ,   I EEE  J o u rn a l   o f   Bi o m e d i c a l   a n d   H e a l t h   I n f o rm a t i c s ,   v o l .   2 6 ,   n o .   1 ,   p p .   3 1 2 3 2 3 ,   J a n .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / J B H I . 2 0 2 1 . 3 0 8 9 2 0 1 .   [ 5 ]   A .   C h a a b o u n i ,   Y .   G a u d e a u ,   J.  L a mb e r t ,   J.  M .   M o u r e a u x ,   a n d   P .   G a l l e t ,   H . 2 6 4   me d i c a l   v i d e o   c o m p r e ss i o n   f o r   t e l e m e d i c i n e :   Ap e r f o r m a n c e   a n a l y si s,”   I rb m ,   v o l .   3 7 ,   n o .   1 ,   p p .   4 0 4 8 ,   F e b .   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . i r b m . 2 0 1 5 . 0 9 . 0 0 7 .   [ 6 ]   X .   L i u   e t   a l . ,   M e d i c a l   i ma g e   c o m p r e ssi o n   b a se d   o n   v a r i a t i o n a l   a u t o e n c o d e r ,   Ma t h e m a t i c a l   Pro b l e m i n   En g i n e e ri n g ,   v o l .   2 0 2 2 ,   p p .   1 1 2 ,   D e c .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 5 / 2 0 2 2 / 7 0 8 8 1 3 7 .   [ 7 ]   D .   S .   Ta u b ma n   a n d   M .   W .   M a r c e l l i n ,   J PEG 2 0 0 0   I m a g e   C o m p re ssi o n   F u n d a m e n t a l s ,   S t a n d a rd a n d   Pr a c t i c e .   B o s t o n ,   M A :   S p r i n g e r   U S ,   2 0 0 2 .   [ 8 ]   S .   P .   R a j a ,   W a v e l e t - b a se d   i m a g e   c o mp r e ss i o n   e n c o d i n g   t e c h n i q u e s - a   c o mp l e t e   p e r f o r ma n c e   a n a l y si s ,   I n t e r n a t i o n a l   J o u rn a l   o f   I m a g e   a n d   G r a p h i c s ,   v o l .   2 0 ,   n o .   2 ,   p .   2 0 5 0 0 0 8 ,   A p r .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 4 2 / S 0 2 1 9 4 6 7 8 2 0 5 0 0 0 8 4 .   [ 9 ]   P .   H ä n s g e n ,   P .   E.   U n d r i l l ,   a n d   M .   J.  C r e e ,   T h e   a p p l i c a t i o n   o f   w a v e l e t t o   r e t i n a l   i m a g e   c o mp r e ssi o n   a n d   i t e f f e c t   o n   a u t o mat i c   mi c r o a n e u r y sm  a n a l y si s ,   C o m p u t e Me t h o d a n d   Pr o g ra m i n   Bi o m e d i c i n e ,   v o l .   5 6 ,   n o .   1 ,   p p .   1 1 0 ,   A p r .   1 9 9 8 ,     d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / S 0 1 6 9 - 2 6 0 7 ( 9 8 ) 0 0 0 0 6 - 6.   [ 1 0 ]   R .   H .   E i k e l b o o e t   a l . ,   M e t h o d a n d   l i m i t o f   d i g i t a l   i m a g e   c o m p r e ssi o n   o f   r e t i n a l   i m a g e f o r   t e l e me d i c i n e ,   I n v e s t i g a t i v e   O p h t h a l m o l o g y   a n d   V i su a l   S c i e n c e ,   v o l .   4 1 ,   n o .   7 ,   p p .   1 9 1 6 1 9 2 4 ,   2 0 0 0 .   [ 1 1 ]   S .   K r i v e n k o ,   V .   Lu k i n ,   O .   K r y l o v a ,   a n d   V .   S h u t k o ,   V i s u a l l y   l o ss l e ss   c o m p r e ss i o n   o f   r e t i n a   i ma g e s ,   i n   2 0 1 8   I EEE   3 8 t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   El e c t r o n i c s   a n d   N a n o t e c h n o l o g y ,   EL N A N O   2 0 1 8   -   Pr o c e e d i n g s ,   A p r .   2 0 1 8 ,   p p .   2 5 5 2 6 0 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / ELN A N O . 2 0 1 8 . 8 4 7 7 4 5 9 .   [ 1 2 ]   M .   R .   K .   M o o k i a h ,   S .   H o g g ,   T .   M a c G i l l i v r a y ,   a n d   E.   Tr u c c o ,   O n   t h e   q u a n t i t a t i v e   e f f e c t s o f   c o m p r e ss i o n   o f   r e t i n a l   f u n d u i ma g e s   o n   mo r p h o m e t r i c   v a s c u l a r   mea s u r e m e n t i n   V A M P I R E,   C o m p u t e m e t h o d a n d   p r o g r a m i n   b i o m e d i c i n e ,   v o l .   2 0 2 ,   p .   1 0 5 9 6 9 ,   A p r .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . c m p b . 2 0 2 1 . 1 0 5 9 6 9 .   [ 1 3 ]   P .   N a z a r i   a n d   H .   P o u r g h a ssem ,   A n   a u t o m a t e d   v e ss e l   se g m e n t a t i o n   a l g o r i t h i n   r e t i n a l   i ma g e u si n g   2 D   G a b o r   w a v e l e t ,   i n   I ra n i a n   C o n f e re n c e   o n   Ma c h i n e   Vi s i o n   a n d   I m a g e   Pr o c e ssi n g ,   MV I P ,   S e p .   2 0 1 3 ,   p p .   1 4 5 1 4 9 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I r a n i a n M V I P . 2 0 1 3 . 6 7 7 9 9 6 7 .   [ 1 4 ]   M .   Ja v e d ,   P .   N a g a b h u sh a n ,   B .   B .   C h a u d h u r i ,   a n d   S .   K .   S i n g h ,   E d g e   b a sed   e n h a n c e m e n t   o f   r e t i n a l   i m a g e u si n g   a n   e f f i c i e n t   JP EG - c o m p r e sse d   d o ma i n   t e c h n i q u e ,   J o u r n a l   o f   I n t e l l i g e n t   a n d   F u zzy   S y s t e m s ,   v o l .   3 6 ,   n o .   1 ,   p p .   5 4 1 5 5 6 ,   F e b .   2 0 1 9 ,     d o i :   1 0 . 3 2 3 3 / JI F S - 1 8 8 5 9 .   [ 1 5 ]   N .   D .   S a l i h ,   A .   A b i d ,   a n d   C .   Es w a r a n ,   Ef f i c i e n t   r e t i n a l   i m a g e   c o mp r e ss i o n   b a se d   o n   m o d i f i e d   h u f f man   a l g o r i t h m,     I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E n g i n e e r i n g   Re se a rc h   a n d   T e c h n o l o g y ,   v o l .   1 2 ,   n o .   7 ,   p p .   9 4 2 9 4 8 ,   2 0 1 9 .   [ 1 6 ]   J.  B a l l é ,   D .   M i n n e n ,   S .   S i n g h ,   S .   J.  H w a n g ,   a n d   N .   J o h n s t o n ,   V a r i a t i o n a l   i ma g e   c o mp r e ssi o n   w i t h   a   s c a l e   h y p e r p r i o r ,     6 t h   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   L e a r n i n g   Re p r e se n t a t i o n s ,   I C L R   2 0 1 8   -   C o n f e r e n c e   T r a c k   Pro c e e d i n g s ,   2 0 1 8 .   [ 1 7 ]   Z.   C h e n g ,   H .   S u n ,   M .   T a k e u c h i ,   a n d   J.  K a t t o ,   D e e p   r e si d u a l   l e a r n i n g   f o r   i mag e   c o m p r e ss i o n ,   Arx i v ,   2 0 1 9 ,   [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e :   h t t p : / / a r x i v . o r g / a b s/ 1 9 0 6 . 0 9 7 3 1 .   [ 1 8 ]   A .   K a r ,   S .   P .   K .   K a r r i ,   N .   G h o sh ,   R .   S e t h u r a m a n ,   a n d   D .   S h e e t ,   F u l l y   c o n v o l u t i o n a l   m o d e l   f o r   v a r i a b l e   b i t   l e n g t h   a n d   l o ssy   h i g h   d e n si t y   c o m p r e ssi o n   o f   ma mm o g r a ms ,   Ar x i v ,   2 0 1 8 ,   [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e :   h t t p : / / a r x i v . o r g / a b s/ 1 8 0 5 . 0 6 9 0 9 .   [ 1 9 ]   A .   S .   S u s h mi t ,   S .   U .   Za ma n ,   A .   I .   H u ma y u n ,   T .   H a sa n ,   a n d   M .   I .   H .   B h u i y a n ,   X - R a y   i ma g e   c o m p r e ss i o n   u s i n g   c o n v o l u t i o n a l   r e c u r r e n t   n e u r a l   n e t w o r k s ,   i n   2 0 1 9   I EEE  E MB S   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   Bi o m e d i c a l   & H e a l t h   I n f o rm a t i c s ( BH I ) ,   M a y   2 0 1 9 ,   p p .   1 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / B H I . 2 0 1 9 . 8 8 3 4 6 5 6 .   [ 2 0 ]   P .   G u o ,   D .   L i ,   a n d   X .   L i ,   D e e p   O C i ma g e   c o mp r e ssi o n   w i t h   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k s,”   Bi o m e d i c a l   O p t i c E x p ress   v o l .   1 1 ,   n o .   7 ,   p .   3 5 4 3 ,   J u l .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 3 6 4 / B O E . 3 9 2 8 8 2 .   [ 2 1 ]   F .   Li u ,   M .   H e r n a n d e z - C a b r o n e r o ,   V .   S a n c h e z ,   M .   W .   M a r c e l l i n ,   a n d   A .   B i l g i n ,   Th e   c u r r e n t   r o l e   o f   i ma g e   c o m p r e ssi o n   s t a n d a r d s   i n   me d i c a l   i m a g i n g ,   I n f o rm a t i o n   ( S w i t zer l a n d ) ,   v o l .   8 ,   n o .   4 ,   p .   1 3 1 ,   O c t .   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / i n f o 8 0 4 0 1 3 1 .   [ 2 2 ]   J.  G u o   a n d   H .   C h a o ,   B u i l d i n g   d u a l - d o ma i n   r e p r e se n t a t i o n s f o r   c o m p r e ss i o n   a r t i f a c t s   r e d u c t i o n ,   2 0 1 6 ,   p p .   6 2 8 6 4 4 .   [ 2 3 ]   M .   B e l a d g h a m,   Y .   H a b c h i ,   M .   B e n   a i ssa ,   a n d   A .   T a l e b - A h me d ,   M e d i c a l   v i d e o   c o m p r e ssi o n   u si n g   b a n d e l e t   b a se d   o n   l i f t i n g   sc h e me   a n d   S P I H c o d i n g :   I n   sea r c h   o f   h i g h   v i s u a l   q u a l i t y ,   I n f o rm a t i c i n   Me d i c i n e   U n l o c k e d ,   v o l .   1 7 ,   p .   1 0 0 2 4 4 ,   2 0 1 9 ,     d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . i mu . 2 0 1 9 . 1 0 0 2 4 4 .   [ 2 4 ]   O .   H .   N a g o o r ,   J.  W h i t t l e ,   J .   D e n g ,   B .   M o r a ,   a n d   M .   W .   J o n e s,   M e d ZI P :   3 D   me d i c a l   i ma g e s   l o ssl e ss   c o mp r e sso r   u s i n g   r e c u r r e n t   n e u r a l   n e t w o r k   ( LST M ) ,   i n   Pr o c e e d i n g -   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   Pa t t e rn   Re c o g n i t i o n ,   Ja n .   2 0 2 0 ,   p p .   2 8 7 4 2 8 8 1 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C P R 4 8 8 0 6 . 2 0 2 1 . 9 4 1 3 3 4 1 .   [ 2 5 ]   L.   T h e i s ,   W .   S h i ,   A .   C u n n i n g h a m ,   a n d   F .   H u s z á r ,   L o ss y   i m a g e   c o m p r e ssi o n   w i t h   c o m p r e ssi v e   a u t o e n c o d e r s,   5 t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   L e a rn i n g   Re p res e n t a t i o n s ,   I C L 2 0 1 7   -   C o n f e re n c e   T r a c k   P ro c e e d i n g s ,   2 0 1 7 .   [ 2 6 ]   Y .   W a n g ,   G .   W a n g ,   C .   C h e n ,   a n d   Z.   P a n ,   M u l t i - s c a l e   d i l a t e d   c o n v o l u t i o n   o f   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k   f o r   i mag e   d e n o i s i n g ,   Mu l t i m e d i a   T o o l a n d   Ap p l i c a t i o n s ,   v o l .   7 8 ,   n o .   1 4 ,   p p .   1 9 9 4 5 1 9 9 6 0 ,   Ju l .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s1 1 0 4 2 - 0 1 9 - 7 3 7 7 - y.   [ 2 7 ]   M .   A n t o n i n i ,   M .   B a r l a u d ,   P .   M a t h i e u ,   a n d   I .   D a u b e c h i e s,   I mag e   c o d i n g   u si n g   w a v e l e t   t r a n sf o r m,   I EE T r a n s a c t i o n s   o n   I m a g e   Pro c e ssi n g ,   v o l .   1 ,   n o .   2 ,   p p .   2 0 5 2 2 0 ,   A p r .   1 9 9 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / 8 3 . 1 3 6 5 9 7 .   [ 2 8 ]   M .   B e l a d g h a m,  A .   B e ssa i d ,   M .   A b d e l m o u n a i m,   a n d   T.   A b d e l ma l i k ,   I mp r o v i n g   q u a l i t y   o f   m e d i c a l   i ma g e   c o mp r e ss i o n   u si n g   b i o r t h o g o n a l   C D F   w a v e l e t   b a s e d   o n   l i f t i n g   sc h e m e   a n d   S P I H c o d i n g ,   S e rb i a n   J o u rn a l   o f   E l e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   v o l .   8 ,   n o .   2 ,   p p .   1 6 3 1 7 9 ,   2 0 1 1 ,   d o i :   1 0 . 2 2 9 8 / S JE E1 1 0 2 1 6 3 B .   [ 2 9 ]   H .   S c h w a r z   e t   a l . ,   Q u a n t i z a t i o n   a n d   e n t r o p y   c o d i n g   i n   t h e   v e r s a t i l e   v i d e o   c o d i n g   ( V V C )   st a n d a r d ,   I E EE   T ra n s a c t i o n o n   C i rc u i t a n d   S y st e m f o r   Vi d e o   T e c h n o l o g y ,   v o l .   3 1 ,   n o .   1 0 ,   p p .   3 8 9 1 3 9 0 6 ,   O c t .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TC S V T . 2 0 2 1 . 3 0 7 2 2 0 2 .   [ 3 0 ]   Q .   H a o   e t   a l . ,   H i g h   si g n a l - to - n o i se   r a t i o   r e c o n s t r u c t i o n   o f   l o w   b i t - d e p t h   o p t i c a l   c o h e r e n c e   t o m o g r a p h y   u s i n g   d e e p   l e a r n i n g ,   J o u rn a l   o f   Bi o m e d i c a l   O p t i c s ,   v o l .   2 5 ,   n o .   1 2 ,   N o v .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 1 7 / 1 . j b o . 2 5 . 1 2 . 1 2 3 7 0 2 .   [ 3 1 ]   J.  C a i ,   Z .   C a o ,   a n d   L .   Z h a n g ,   L e a r n i n g   a   s i n g l e   t u c k e r   d e c o mp o si t i o n   n e t w o r k   f o r   l o ss y   i ma g e   c o m p r e ss i o n   w i t h   mu l t i p l e   b i t s - p e r - p i x e l   r a t e s,   I EE T ra n s a c t i o n o n   I m a g e   Pr o c e ssi n g ,   v o l .   2 9 ,   p p .   3 6 1 2 3 6 2 5 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI P . 2 0 2 0 . 2 9 6 3 9 5 6 .   [ 3 2 ]   J.  W a n g ,   T.   Li u ,   Q .   Li u ,   X .   H e ,   H .   L u o ,   a n d   W .   H e ,   C o m p r e ssi o n   r a t i o   mo d e l i n g   a n d   e s t i m a t i o n   a c r o ss  e r r o r   b o u n d f o r   l o ss y   c o m p r e ss i o n ,   I EE T r a n sa c t i o n o n   P a ra l l e l   a n d   D i s t ri b u t e d   S y st e m s ,   v o l .   3 1 ,   n o .   7 ,   p p .   1 6 2 1 1 6 3 5 ,   J u l .   2 0 2 0 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TPD S . 2 0 1 9 . 2 9 3 8 5 0 3 .   [ 3 3 ]   B .   S u j i t h a ,   V .   S .   P a r v a t h y ,   E.   L.   L y d i a ,   P .   R a n i ,   Z.   P o l k o w s k i ,   a n d   K .   S h a n k a r ,   O p t i ma l   d e e p   l e a r n i n g   b a se d   i m a g e   c o m p r e ss i o t e c h n i q u e   f o r   d a t a   t r a n sm i ssi o n   o n   i n d u s t r i a l   I n t e r n e t   o f   t h i n g s   a p p l i c a t i o n s ,   T ra n s a c t i o n s   o n   Em e r g i n g   T e l e c o m m u n i c a t i o n s   T e c h n o l o g i e s ,   v o l .   3 2 ,   n o .   7 ,   J u l .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 2 / e t t . 3 9 7 6 .   [ 3 4 ]   J.  L .   B a   a n d   D .   P .   K i n g m a ,   A d a m:   a   m e t h o d   f o r   st o c h a s t i c   o p t i mi z a t i o n ,   3 r d   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   L e a r n i n g   Re p r e se n t a t i o n s ,   I C L 2 0 1 5   -   C o n f e r e n c e   T r a c k   Pr o c e e d i n g s ,   p p .   1 1 5 ,   2 0 1 5 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.