I A E S  I n t e r n at io n al  Jou r n al  of  A r t if ic ia l  I n t e ll ig e n c e  ( I J - AI )   V ol .   13 , N o.   4 ,  D e c e m be r   2024 , pp.  4630 ~ 4641   I S S N :  2252 - 8938 ,   D O I :  10.11591/ ij a i. v 13 .i 4 .pp 4630 - 4641           4630     Jou r n al  h om e page :  ht tp : // ij ai . ia e s c or e .c om   3D   vi su al i z at i on  d i ag n ost i c s f or  l u n g  c an c e r  d e t e c t i on       R an a M . M ah m ou d 1 ,2 , M os t a f a E lg e n d y 1 , M oh am e d  T ah a 1   1 D e pa r t m e nt  of  C om put e r  S c i e nc e , F a c ul t y of  C om put e r  a nd A r t i f i c i a l  I nt e l l i ge nc e , B e nha  U ni ve r s i t y,  B e nha , E gypt   2 F a c ul t y  of   C om put e r s   a nd I nf or m a t i on T e c hnol ogy ,  T he   E gypt i a n E - l e a r ni ng  U ni ve r s i t y,  G i z a , E gypt       A r t ic le  I n f o     A B S T R A C T   A r ti c le   h is to r y :   R e c e iv e d   O c t   11 ,  2023   R e vi s e d  F e b   22 ,  2024   A c c e pt e d  M a r   21 ,  2024       Lung  cancer  is  the   primary  contributor   to  cancer - related   deaths  gl obally,  accountin g  for  approxim ately  2  milli on  new  diagnoses   and  resulti ng  i n  1.76  million  deaths  yearly.  Early  detection  can  improve  survival,  and  compu terized  tomography  ( CT )   scans  are  a  precise  imaging  technique  to  diagnose  lung  cancer. However,  analyzin g hundred s of 2D  CT  slices  is chall enging a nd can   cause  false  alarms.   3D  visualization  of  lung  nodules  can  aid  clinicians  in  detection  and  diagnosis.  The  MobileNet   model  integrates  multi - vi e w  and   multi - scale   nodule  features  using   depthwise  separable  convolutional   layers.  These  layers  split  standard  convolutions  into  depthwise  and  pointwise  convolut ions  to  reduce  computat ional  cost.  Finall y,  the  3D  pulmon ary  n odular  models  were  created  using  a  ray - casting  volum e  rendering  app roach.  Contraste d  to  other  cutting - edge   deep  neural   networks,  this  factor ization  enables  MobileN et  to  achieve  a  much  lower  computat ional  cost   while  maintaining  a  decent  degree   of   accura cy.  The  proposed   approac h  was   tested  on  a  dataset  comprising  986   nodules  from   lung  image  database   cons ortium  ( LIDC ) .   Experiment  findings  reveal  that  MobileNet  achieves  outstanding  performance  in  segmenting  the  LIDC  dataset   with  an  accuracy  of  93.3%.  Conclusion:  The  study  demonstrates  that  the  MobileNet  detects  and   se gments  lung  nodules  somewhat  better  than   other  older  technologies.  As   a  res ult,  the  proposed system proposes an automated 3D lung ca ncer tumor visualization .    K e y w o r d s :   3 D   r e c ons tr uc ti on   C om put e d t om ogr a phy   D e e p l e a r ni ng   L ung nodule de te c ti on   L ung nodule s e gm e nt a ti on   This is an  open  acce ss artic le unde r the  CC BY - SA   license.     C or r e s pon di n g A u th or :   R a na  M .  M a hm oud   F a c ul ty  of  C om put e r s  a nd I nf or m a ti on T e c hnol ogy, T he  E gypt ia n E - le a r ni ng U ni ve r s it y   33 E l  M e s a ha  S tr e e t,  D okki ,  G iz a , E gypt   E m a il :  r m oha m e da li @ e e lu .e du.e g       1.   I N T R O D U C T I O N   L ung  c a nc e r   or ig in a te s   in   th e   lu ngs ,  w hi c h  a r e   vi ta l  or ga ns   f or   br e a th in g.  I t  s ta nds   a s   th e   f or e m os t  c ont r ib ut or   to   gl oba l   c a nc e r - r e la te d  f a ta li ti e s .  L ung  c a nc e r   is   c la s s if ie d  in to   two  ty pe s :  s m a ll - c e ll   lu ng  c a nc e r   ( S C L C )   a nd  non - s m a ll   c e ll   lu ng  c a nc e r   ( N S C L C ) .  S C L C   c ons is ts   of   c a nc e r   c e ll s   th a t  a r e   s m a ll   a nd  vi e w e d   unde r   a   m ic r os c op e .  I n  c ont r a s t,   in   S C L C ,  th e   c a nc e r   c e ll s   a r e   m or e   e xt e n s iv e .  G e ne r a ll y,  S C L C   pr ogr e s s e s   f a s te r  t ha n N S C L C .   N S C L C  r e pr e s e nt s  t he  pr e va il in g m a ni f e s ta ti on of  t he  di s e a s e . I t  ha pp e n s  w he n a bnor m a l   c e ll s   in   th e   lu ng s   gr ow   a nd  di vi de   unc ont r ol le d,  c a u s in g  a   tu m o r   or   c a nc e r   th a t  be gi n s   in   th e   lu ng s ,  w hi c h  a r e   th e   or ga ns   r e s pons ib le   f or   br e a th in g  th a t  c a n  in te r f e r e   w it h  no r m a l  lu ng  f unc ti on.  L ung  c a nc e r   is   m os t  of te n   c a us e d  by  s m oki ng;   how e ve r ,  it   c a n  a ls o  be   c a us e d  by  ot he r   e nvi r onm e nt a l  f a c to r s   s uc h  a s   a ir   pol lu ti on   a nd   r a don  ga s   e xpos ur e .  T oba c c o  us e   is   th e   pr im a r y  c a us e   of   lu ng  c a nc e r ,  a c c ount in g  f or   a r ound  80 %   of   a ll   oc c ur r e nc e s   [ 1] .  C om m on  r is ks   in c lu de   be in g  s ubj e c te d  to   a ir   pol lu ti on,  s e c ondha nd  s m oke ,  r a don  ga s ,  a nd   s pe c if ic   c he m ic a ls   a nd  s ubs ta n c e s   e nc ount e r e d  in   c e r ta in   oc c up a ti ona l  s e tt in gs .  A c c or di ng  to   th e   W or ld   H e a lt h  O r ga ni z a ti on,  lu ng  c a nc e r   w il l  a c c ount   f or   a r ound  1.8  m i ll io n  de a th s   gl oba ll y  in   2020,  a c c ount in g  f or   ne a r ly   18%  of  a ll  c a nc e r  f a ta li ti e s , a s  s how n i n F ig ur e  1  [ 2 ] . A c c or di n g t o da ta  f r om  2019, 324,949  pa ti e nt s  i n E gypt   w e r e  unde r goi ng t r e a tm e nt  f or  m a li gna nt  n e opl a s m s  a t  th e  e xpe ns e  of  t he  s ta te   [ 3] . A s  p e r  t he  D e c e m be r  2020   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f   I nt e ll     I S S N :   2252 - 8938       3D  v is ual iz at io n di agnos ti c s  f o r  l ung c anc e r  de te c ti on   ( R ana M . M ahm oud )   4631   e s ti m a te s  f r om  t he  G lo ba l  C a nc e r  O bs e r va to r y ( G L O B O C A N ) , t he  m os t  pr e va le nt  c a nc e r s  i n E gypt , w it h a  5 - ye a r   pr e va le nc e   a c r os s   a ll   a g e   gr oups ,  in c lu de   br e a s t,   lu ng,  c o lo r e c ta l,   pr os ta te ,  s to m a c h,  li ve r ,  a nd  c e r vi c a l  c a nc e r , t ot a li ng 8,879,843 c a s e s  f or  a ll   c a nc e r s , a s  de pi c te d i n F ig ur e  2  [ 4] .              F ig ur e  1. S ta ti s ti c s  f or  c a nc e r s  on t he  gl obe   [ 2]     F ig ur e  2. S ta ti s ti c s  pr e va le nt  c a nc e r s  i n E gypt   [ 4]       T he  pr im a r y goa l  now a da ys  i s  t o de te c t  a nd f or e c a s t  c a nc e r  t o be gi n t r e a tm e nt  a s   qui c kl y a s  pos s ib le   [ 5] .  S c r e e ni ng  a nd  in c id e nt a l  f in di ngs   a r e   th e   two  m os t  pr e va le nt   m e th ods   in   id e nt if yi ng  lu ng  c a nc e r .  S im il a r   to   br e a s t  c a nc e r   s c r e e ni ng,  th e   pr im a r y  a ppr oa c h  f or   de te c ti ng   lu ng  c a nc e r   s houl d  be   th r ough  s c r e e ni ng  [ 6] .  D e s pi te   th is ,  m os t  n a ti ons ,  in c lu di ng  th e   U K ,  la c k  a   s c r e e ni ng  pr ogr a m ,  a nd  m os t  c a s e s   a r e   de te c te d  by  c oi nc id e nc e . L ung nodule s  a r e  di s c ov e r e d une xpe c te dl y w hi le   e xa m in in g a  di f f e r e nt  or ga n f r om  t he  one  be in g  e xa m in e d.  N odul e s ,   f or   e xa m pl e ,  m a y  be   di s c o ve r e d  dur in g  a   c o m put e r iz e d  to m ogr a phy  ( CT )   s c a n   of   th e   he a r t  or   li ve r .  T he   m a in   c ha ll e nge   is   th a t  r a di ol ogi s ts   la c k  th e   ne c e s s a r y  s ki ll s   to   di s ti ngui s h  be twe e n  be ni gn  a nd   m a li gna nt   nodule s   [ 7] .  T he s e   pa ti e nt s   s houl d   be   s e nt   to   a   pul m onol ogi s t,   w ho  w il l  pe r f or m   va r io us   te s ts   to   c he c k f or  m a li gna nt  c e ll s  a nd  r ul e  out  a ddi ti ona l  m e di c a l  c ondi ti ons . I n t hi s  c a s e , c li ni c ia ns  or de r  a n  X - r a y o f   th e   lu ngs   a nd  lo ok  f or   s ig ns   of   a   tu m or ,  s c a r r in g,  or   a   b ui ld up  of   f lu id   be c a us e   it   m a y  in di c a te   a   s u s pi c io us   lu m p or  nodule   [ 8] .     E ve n   m in ut e   lu ng   a bnor m a li ti e s   th a t   a n  X - r a y   m ig ht   m is s   c a n  be   de te c te d  by  a   C T   s c a n.  A   bi ops y  m a y   be  e xe c ut e d vi a  br onc hos c opy,  a m ong othe r  t e c hni que s . T he  ph ys ic ia n e xa m in e s  a be r r a nt  r e gi ons  of  t he  l ung s   by  in s e r ti ng  a   li t  in s tr um e nt   dow n  th e   pa ti e nt ' s   e s oph a gus   a nd  in to   th e   lu ngs .  M e di a s ti nos c opy  i s   a n  a lt e r na ti ve   te c hni que   th a t  c ol le c ts   ly m ph  node   ti s s u e   s a m pl e s   th r ough  th e   in s e r ti on  of   s ur gi c a l  in s tr um e nt s   th r ough  a n   in c is io n  m a de   a t  th e   ba s e   of   th e   ne c k  a nd  be hi nd  th e   br e a s tb one .  A n  a lt e r na ti ve   m e th od   is   a   ne e dl in g  bi ops y,  dur in g  w hi c h  th e   phys ic ia n  in s e r ts   a   ne e dl e   in to   th e   lu ng   ti s s ue   vi a   th e   c he s t  w a ll   a nd  ut il iz e s   X - r a y  or   C T   im a gi ng  to   id e nt if y  a bnor m a l  c e ll s .  A n  a ddi ti ona l  pos s ib il it y  is   th e   c ol le c ti on  of   a   bi ops y  s a m pl e   f r om   ly m ph  node s  or  ot he r   m e ta s ta s e s  of  t he  m a li gna nc y, i nc lu di ng t he  l iv e r   [ 9] .    U ti li z in g   th r e e - di m e ns io na l  vi s ua li z a ti on  di a gnos ti c s   in   lu ng  c a n c e r   de te c ti on  e na bl e s   r a di ol ogi s t s   a nd   onc ol ogi s ts   be tt e r   to   c om pr e he nd  lu ng  le s io ns '   s p a ti a l  di s tr ib ut io n  a nd  pr ope r ti e s .  T hi s   a id s   in   pr e c i s e   di a gno s is ,   tr e a tm e nt   s tr a te gi z in g,  a nd  ongoing  m oni to r in g  of   lu ng  c a nc e r   p a ti e nt s   c a n  r e s ul t  in   im pr ove d  pa ti e nt   pr ognos e s   ove r  t im e   [ 10 ] . T he  a ppl ic a ti on of  t h r e e - di m e ns io na l  vi s ua li z a ti on dia gnos ti c s  i n l ung c a nc e r  de te c ti on a ll ow s   r a di ol ogi s ts   a nd  onc ol ogi s ts   to   ha ve  a   m or e   c om pr e he ns iv e   un de r s ta ndi ng  of   lu ng  le s io ns '   s pa ti a l  di s tr ib ut io n  a nd  c ha r a c te r is ti c s .  T hi s   c a n  a s s i s t  in   a c c ur a te   di a gno s is ,   tr e a t m e nt   pl a nni ng,  a nd  m oni to r in g  of   lu ng  c a nc e r   pa ti e nt s ,  le a di ng   to   im pr ove d  pa ti e nt   out c om e s .   V ol um e tr ic   r e c ons tr uc ti on  is   p e r f or m e d  in   2D   us in g   th e   M obi le N e t  a ppr oa c h  by   us in g  th e   r e s ul t  a s   b e gi nni ng  da ta   a nd   pr opa ga ti ng  th e   r e s ul t.   I t  is   a c c om pl is he d  by   de pl oyi ng ma c hi ne  l e a r ni ng on ma s s iv e  he a lt hc a r e  i m a g e  c ol le c ti ons .    L iu   e t  al .   [ 11]   p r opos e d a  da ta - dr iv e n m e th od known a s  t he   c a s c a de d dua l - pa th w a y r e s id ua l  ne twor k  ( C D P - R e s N e t) ,  le ve r a gi ng  R e s N e t  to   im pr ove   th e   s e gm e nt a ti on  of   lu ng  nodule s   in   C T   im a ge s .  T hi s   m ode l   s ubs e que nt ly   c a lc ul a te s   th e   pr oba bi li ty   of   voxe l  m e m b e r s hi p  w it hi n  th e   nodule   a nd  pr ovi de s   a   3D   vi s ua li z a ti on  of   th e   f in a l  s e gm e nt a ti on  out c om e .  F our   r a di ol ogi s ts   e xt e n s i ve ly   e va lu a te d  th a t  m e th od  on  a   lu ng  im a ge   da ta ba s e   c ons or ti um   ( L I D C )   da ta s e t  c ont a in in g  986  a nnot a te d  nodule s .  T he   r e s ul ts   in di c a te   th a t  th e     C D P - R e s N e t   m ode l  out pe r f or m s   a s s e s s m e nt s   c ondu c te d  by   f our   di f f e r e nt   r a di ol ogi s ts .  A ddi ti ona ll y,  th e   di c e   s im il a r it y  c oe f f ic ie nt   ( D S C )   be twe e n  C D P - R e s N e t   a nd  e a c h  r a di ol ogi s t  a ve r a ge s   82.69% ,  s li ght ly   s ur pa s s in g   th e  a ve r a ge  va r ia bi li ty  obs e r ve d a m ong r a di ol ogi s ts  on t h e  L I D C  da ta s e t,  w hi c h s ta nd s  a t  82.66%   [ 11] .   L iu   e t  al .   [ 12]   us e d  th e   c ont e xt   a tt e nt io n  ne twor k  ( C A - N e t) .  I t  e xt r a c ts   bot h  c ont e xt u a l  f e a tu r e s   a nd  nodule s ,  e f f e c ti ve ly   in te gr a ti ng  th e m   dur in g  be ni gni ty /m a li gna nc y  c la s s if ic a ti on.   T o  pr e c is e ly   c a pt ur e   0 5 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 5 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 2 5 0 0 0 0 0 Ca s es Ca s es Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :   2252 - 8938   I nt  J  A r ti f   I nt e ll ,  V ol .   13 , N o.   4 ,  D e c e m be r   2024 :   4630 - 4641   4632   c ont e xt ua l  f e a tu r e s   in f lu e nc e d  by  or   a s s oc ia te d  w it h  th e   nod ul e ,  a n  a tt e nt io n  m e c ha ni s m   in c or por a te s   th e   nodule ' s   in f or m a ti on  a s   a   r e f e r e nc e .  B e s id e s ,  c ont e xt ua l  f e a t ur e s '   e f f e c t  on  c la s s if ic a ti on  c a n  va r y  a c r os s   nodule s .  T he   d a ta   s c ie nc e   bow l  2017  ( D S B )   is   a   da ta s e t  f or   lu ng  c a nc e r   pr e di c ti on  us e d  f or   te s ti ng  a nd   e va lu a ti on. T he  e xp e r im e nt a l  r e s ul ts  s ho w  t ha t  C A - N e t  r e a c h e s   a n a c c ur a c y of  83.79%   [ 12] .    M e i   e t  al .   [ 13]   pr opos e d  th e   M a s k  r e gi on - ba s e d  c onvolut io na l  ne ur a l  ne twor k  ( R - C N N )   us in g     R e s N e t - 50  a s   th e   ba c kbone   a nd   a ppl ie d   f e a tu r e   pyr a m id   ne tw or k  ( F P N )   to   e xpl or e   m ul ti - s c a le   f e a tu r e   m a ps   f ul ly .  U s in g  r e gi on  pr opos a l  ne twor k  ( R P N )   to   pr opos e   c a ndi d a te   bounding  boxe s .   T he   lu ng  nodule   a n a ly s is   ( L U N A )   c ha ll e nge   is   te s te d  a nd  e v a lu a te d  on  th e   publ ic ly   a c c e s s ib le   L U N A 16  da ta s e t  pr ovi de d  a s   pa r t  of   I S B I   2016. E xpe r im e nt a l  f in di ngs  i ndi c a te  t ha t  M a s k R - C N N   a c hi e v e s  a  s e ns it iv it y of  88.1%   [ 13] .     C a i   e t  al .   [ 14]   pr opos e d  a n  a r ti f ic ia l  in te ll ig e nc e   lu ng  im a gi ng  a na ly s is   s y s te m   ( A L I A S )   f e a tu r in g  lu n g   nodule  de te c ti on  a nd s e gm e nt a ti on ne twor k s .  T he  t hr e e - di m e ns i ona l  r e c ti f ie d l in e a r  uni t  ( R e L U )   c a s c a de  F P N   is   us e d  f or   nodule   de te c ti on.  I n  nodule - ba s e d  a n a ly s is ,  f e a tu r e s   s uc h  a s   hi s to gr a m s   of   houns f ie ld   uni ts   (H u s )   a nd  r a di oni c s   f e a tu r e s   a r e   e xt r a c te d.  T he s e   f e a tu r e s   a ll ow   f or   th e   c om pa r is on  of   di s c r e pa nc ie s   obs e r ve d  be twe e n  m a li gna nt   a nd  be ni gn  nodul e s .  of   va r io us   s iz e s .  T he   A L I A S   unde r goe s   te s ti ng  a nd  e va lu a ti on  on   im a ge s   obt a in e d  f r om   c ol la bor a ti ve   in s ti tu ti ons ,  f ol lo w in g  th e   in s ti tu ti ona l  r e vi e w   boa r d  pr ot oc ol s   a nd   r e s pe c ti ve   m a t e r ia l  tr a ns f e r   a gr e e m e nt s .  T hi s   e va lu a ti on  e nc o m pa s s e s   a   to ta l  of   8540   pul m ona r y  C T   im a ge s   f r om   7 , 716  pa ti e nt s .  W it hi n  th e   te s ti ng  s e t,   th e r e   a r e   138  m a li gna nt   nodule s   ( pos it iv e )   a nd  91  be ni gn  nodule s   ( ne ga ti ve ) , r e s ul ti ng i n a n a c c ur a c y of  83.8%   [ 14] .    C he n   e t  al .   [ 15]   in tr oduc e d  th e   s li c e - a w a r e   ne twor k  ( S A N e t)   f or   th e   de te c ti on  of   lu ng   nodule s .  T hi s   ne twor k  ut il iz e s   a   in te gr a te s   a   s li c e - gr oupe d  non - lo c a l  ( S G N L )  m odul e   a nd  U - N e t - li ke   s tr uc tu r e   a nd  R e s B lo c k   to   ge ne r a te   nodul e   c a ndi da te s .   T h e   pe r f or m a nc e   of   th e   S A N e t   is   a s s e s s e d   a nd   va li da te d  u s in g  th e   pul m ona r y  nodule   da ta s e t  ( P N 9 ) ,  w hi c h  c om pr is e s   40,439   a nnot a te d   a nd  nodule s   8,798  th or a c ic   C T   s c a ns .   T h e   e xpe r im e nt a l  r e s ul ts  s how  t ha t  S A N e t  r e a c he s   a  pr e c is io n of  35 .92%  a nd a  r e c a ll  of  70.20% , w hi c h m e a ns   th e   a c c ur a c y i s  87%   [ 15] .    M k in d u   e t  al .   [ 16]   pr o po s e d   a  c o m pu te r - a i de d   d e t e c ti o n   ( C A D )  s c h e m e   in c or por a ti ng  a   3 D   m ul ti - s c a l e   vi s io n t r a n s f or m e r   ( M S V i T ) .  T hi s   a r c hi te c t ur e  e m pl oy s   a  l oc a l - g lo b a l  tr a n s f or m e r   bl o c k   s tr u c t ur e ,  w it h t h e   lo c a l  tr a n s f or m e r   s t a g e   pr o c e s s in g  e a c h   s c a l e   pa tc h  i nd e p e n de nt l y  be f or e   m e r gi ng   th e m   in to   th e   gl o b a l  tr a n s f or m e r   le v e l   t o   in c or por a t e   m u lt i - s c a le   f e a tu r e s .   T h e   C A D   s c h e m e   pr o po s e d  w a s   te s t e d   on   8 88   C T   i m a ge s   f r om   th e   publ ic ly  a va i la bl e   L U N A 16   d a t a s e t.   T he  3 D - M S V i T   a lg or it hm   a c hi e v e d  a n  a c c ur a c y  r a te  of  9 1.1%   [ 1 6] .    Z ha ng  a nd  Z ha ng   [ 17]   pr opos e d  th a t  a   3D   s e le c ti ve   k e r ne l  r e s id ua l  ne twor k  ( S K - R e s N e t)   ba s e d  on  th e   s e le c ti ve   ke r ne l  ne twor k   a nd  th r e e - di m e n s io na l  r e s id ua l   ne twor k  is   lo c a te d.  A   3D   R P N ,  e m pl oyi ng    SK - R e s N e t,   is   de ve lo p e d  f or   th e   id e nt if ic a ti on  of   lu ng  nodule s ,  a c c om pa ni e d  by  a   m ul ti - s c a le   f e a tu r e   f us io n   ne twor k t a il or e d f or  nodule  c la s s if ic a ti on.  T he  e f f e c ti ve ne s s  of  t he  m e th od i s  e xa m in e d  a nd  a s s e s s e d u s in g t he   publ ic ly  a va il a bl e  L U N A 16 da ta s e t.  T h e  S K - R e s N e t  a lg or it hm  a c hi e ve d a n a c c ur a c y r a te  of  91.75%   [ 17] .    T hi s   p a pe r   us e s   th e   M obi le N e t  m od e l  th a t  in t e gr a te s   m ul ti - vi e w   a nd   m ul ti - s c a le   c ha r a c te r is ti c s   of   va r io us   nodule s   f r om   C T   im a ge s .  T h e n,  th e   th r e e - di m e ns io na l  pul m ona r y  nodula r   m ode ls   w e r e   c r e a te d  us in g   a   r a y - c a s ti ng  vol um e   r e nde r in g  a ppr oa c h.  T he   c r e a ti on  of   th e   th r e e - di m e ns io na l  m ode l  w il l  of f e r   lo s s le s s   r e c ons tr uc ti on,  pr ovi di ng  a   m or e   r e a li s ti c   de pi c ti on   of   th e   tu m or   c om pa r e d  to   th e   w ir e d  m ode l,   ut il iz in g  th e   th r e e - di m e ns io na l  r e c ons tr uc ti on  of   th e   tu m or   c e ll s .  I t   w il l  a ll o w   th e   phys ic ia n  c a n  m or e   e f f e c ti ve ly   e xa m in e   th e   r e la ti ons hi p  be twe e n  th e   tu m or   a nd  i ts   s ur r oundings ,  e ve n  be f or e   s ur ge r y.  T hi s   pr opos e d  s ys te m   w il l   a na ly z e   lu ng  da m a ge   gl oba ll y:   th e   f ul l  C T   im a ge ,  us in g  de e p  le a r ni ng  a ppr oa c he s .   T hi s   r e s e a r c h  ha s   th e   f ol lo w in g  c ont r ib ut io ns :  i )  th e   s ys te m   s ugge s t s   a   th r e e - di m e ns io na l  vi s ua li z a ti on  te c hni que   f or   c om put e r - a id e d  lu ng  nodule   id e nt if ic a ti on  ba s e d  on  M obi le N e t  a nd  th e   r a y - c a s ti ng  vol um e   r e nde r in g  m e th odol ogy   a nd  ii )  c la s s if y  pul m ona r y  nodule s .  T h e   e xpe r im e nt a l  r e s ul ts   in di c a te   th a t  M obi le N e t  i s   us e f ul   f or   s e gm e nt in g  a nd   c la s s if yi ng l ung nodules .        2.   M E T H O D   R e c e nt   s tu di e s   ha ve   unde r s c or e d  s ig ni f ic a nt   a dva nc e m e nt s   in   m e di c a l  im a ge   s e gm e nt a ti on  e na bl e d   by t he   a ppl ic a ti on of  de e p l e a r ni ng me th odol ogi e s . T h e  i m pr ove m e nt  i s  c le a r , e s p e c ia ll y W he n  c om pa r in g t he   out c om e s   of   tr a di ti ona l  s e gm e nt a ti on  a ppr oa c h e s   w it h  th o s e   of   de e p  le a r ni ng  te c hni que s   in   li ve r   de li ne a ti on.  T he   pr opos e d  s y s te m   de te c ts   lu ng  tu m or s   a ut om a t ic a ll y.  I t  s e gm e nt s   th e   C T   im a ge s   of   th e   lu ng  to   r e c ogni z e .  T he   m e th od  r e c ons tr uc ts   th e   tu m or   in   th r e e - di m e ns io na l  im a ge s   w it h  tu m or   vol um e tr y.  T he   s ys te m   in c lu de s   th r e e  pha s e s ,  a s   s how n i n F ig ur e  3 .   −   T he   pr e - pr oc e s s in g  m odul e   ( P r M )   pha s e   c onve r ts   lu ng  im a ge s   f r om   w or ld   c oor di na te s   to   im a g e   c oor di na te s , s pl it ti ng i m a ge s  i nt o s li c e s  a nd nor m a li z in g i m a ge s .   −   T he   de te c ti on modul e   ( D M )  pha s e  de te c ts  l ung tum or s .     −   T he   th r e e - di m e ns io na l  r e c ons tr uc ti on  m odul e   ( 3D R M )   p ha s e   vi s ua li z e s   th e   lu ng  tu m or s   in     th r e e - di m e ns io na l.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f   I nt e ll     I S S N :   2252 - 8938       3D  v is ual iz at io n di agnos ti c s  f o r  l ung c anc e r  de te c ti on   ( R ana M . M ahm oud )   4633       F ig ur e  3.   T he  pr opos e d m ode l - ba s e d  s e gm e nt a ti on a nd   d e te c ti o n f r a m e w or k f or  pul m ona r y nodu le  t hr e e - d im e ns io na l  vi s ua li z a ti on dia gno s is       2 .1.    P r e - p r oc e s s in g m od u le   T he   in put   da t a   C T   im a ge s   a r e   r e pr e s e nt e d  by   di vi di ng  th r e e - di m e ns io na l  s c a ns   in to   2D   s li c e s .  T he y   w e r e   r e s a m pl e d  a nd  nor m a li z e d  to   e a c h  c om pone nt .  F in a ll y,  e a c h  s li c e   pi c tu r e   is   c onve r te d  in to   a   bi na r y  im a ge .  T he   bl obs   r e la te d  to   th e   im a ge ' s   bor de r   a r e   r e m ove d  a s  a   pr e - pr oc e s s in g s te p  to   r e m ove   a ny  a r ti f a c ts   or   noi s e   th a t  m a y  be   pr e s e nt   in   th e   da ta .   T hi s   pha s e   a s s is t s   in   in c r e a s i ng  th e   a c c ur a c y  a nd   de pe nda bi li ty   of   a n a ly ti c   pr oc e s s e s   li ke   s e gm e nt a ti on  or   f e a tu r e   e xt r a c ti on.  T he   two  bi gg e s t  por ti ons   a r e   pr e s e r ve d  a nd  ut il iz e d   to   di vi de   th e   two  lu ngs .  H ol e s   f il le d  th e   m a s k,  s e pa r a ti ng  th e   lu ngs   a nd  r e ve a li ng  e a c h  lu ng' s   c onve x  hul l.   T h e   two  lu ngs   a r e  j oi ne d t o ke e p nodule s  f ix e d t o t he  l ung wa ll , a s  s how n i n F ig ur e  4 .           F ig ur e  4. P r e - pr oc e s s in g  m odul e       2.1.1. Coor d in at e  m ap p in g c om p on e n t s   T he   r a w   c oor di na te s   of   m e di c a l  im a ge   d a ta   a r e   e xpr e s s e d  in   th e   gl oba l  c oor di na te   s ys te m .  I n  ( 1)   r e pr e s e nt s   tr a ns f or m in g  th e   gl oba l   c oor di na te   f r a m e w or k   to   th e   im a ge - ba s e d  c oor di na te   s tr uc tu r e .     F ig ur e  5   vi s ua ll y de pi c ts  t hi s  c onve r s io n pr oc e s s  f or  be tt e r  unde r s ta ndi ng   [ 18] .      I m a ge _c oor di na te s =   | w o r l d _ co o r d in a te s   −   o r ig in |       ( 1)           F ig ur e  5. M e di c a l  im a ge - to - im a ge   c oor di na te s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :   2252 - 8938   I nt  J  A r ti f   I nt e ll ,  V ol .   13 , N o.   4 ,  D e c e m be r   2024 :   4630 - 4641   4634   2.1.2. S li c e  s e le c t io n   T he   Z - a xi s   in   th e   im a g e   c oor di na te   s y s te m   e xt e nds   f r om   lo w e r   to   uppe r .  T he   lo gi c a l  e qu a ti on  r e pr e s e nt e d  f or   th e   di a m e te r ,  s li c e   th ic kn e s s ,   a nd  c oor di na te s   in   th e   a nnot a te d  f il e   de f in e   th e   pos it io n,  w r it te n   s e le c te d z ,  a nd t he  numbe r  of  c hos e n  s li c e s , w r it te n  a s  i n ( 2)   [ 19] , [ 20] .     EN = { T r ue   (   −   n   ∗   s > =   3 )   a n d   ( c −   n   < =   s z )   a n d   ( c +   n   > =   s z )   F a l s e   o t he r wis e   ( 2)     W he r e   E N   is   e f f e c ti ve   nodule s ,  d  is   di a m e te r ,  s   is   s li c e   t h i c kne s s ,  s z   is   s e le c te d  z ,  a nd  c   is   c oor di na te   z   m a y  be   de r iv e d  f r om   th e   a nnot a te d  f il e .  E f f e c ti ve   nodule s   w e r e   de f in e d  a s   nodule s   gr e a te r   th a n  3  m m   in   di a m e te r ,  a s   s how n i n F ig ur e  6 .           F ig ur e  6. I m a ge  c oor di na te s  i nt o s li c e s  of  a n i m a ge       2.1.3.  N or m al iz at io n   T he   r e la ti ve   de ns it y  of   ti s s ue s   a nd  or ga ns   in   C T   s c a n s   is   r e pr e s e nt e d  by  th e   H u.  T he   H ouns f ie ld   va lu e   of  bone s  i n a  c he s t  C T   s c a n i s  l a r ge r  t ha n 400, wh e r e a s  t he  H ou ns f ie ld  va lu e  of  t he  l ung r a nge s  f r om  1000 Hu  to  400 Hu. T he  f in a l  p ic tu r e  pi xe l  va lu e s  w e r e  w in dow e d i n  th e  [ 1000, 400]  r a nge  be f or e  be in g nor m a li z e d t o   [ 0, 1] , a s  s how n i n F ig ur e  7 .           F ig ur e  7. N or m a li z a ti on       2 . 2 .    D e t e c t io n  m od u le   T hi s   p a r t  w il l  di s c u s s   th e   M obi le N e t   c or e   la ye r s ,   w hi c h   a r e   de pt h - w is e   s e p a r a bl e   f il te r s .  T he   s ubs e que nt   s e c ti on 2.2.2  e la bor a te s  on t he  ove r a ll   s tr uc tu r e  of  t he  M obi le N e t  n e twor k. A  vi s ua l  r e pr e s e nt a ti on   of  t hi s  s tr uc tu r e  i s  pr e s e nt e d i n F ig ur e  8 f or  be tt e r  c onc e pt ua li z a ti on.             F ig ur e  8. M obi le N e t  a r c hi te c tu r e   [ 21]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f   I nt e ll     I S S N :   2252 - 8938       3D  v is ual iz at io n di agnos ti c s  f o r  l ung c anc e r  de te c ti on   ( R ana M . M ahm oud )   4635   2.2.1.   D e p t h - w is e  s e p ar ab le  c on vol u t io n   A n  e xa m pl e   of   a   f a c to r iz e d  c onvolut io n  is   th e   de pt h - w is e   s e pa r a bl e   c onvolut io n,  w hi c h  ta ke s   a   r e gul a r   c onvolut io n  a nd  s pl it s   it   in to   two:   de pt h - w is e   a nd  poi nt w is e .  A s   s uc h,  th e   M obi le N e t  m ode l  is   ba s e d  on  th is   de s ig n.  W it h  de pt h - w is e   c onvolut io n,  M obi le N e t   pr oc e s s e s   e a c h  in put   c ha nne l  w it h  a   s in gl e   f il te r .  E le ve n   c onvolut io ns  a r e  e xe c ut e d by me r gi ng t he  r e s ul ts  of  de pt h - w is e  a nd point w is e  c onvolut io ns . C om bi ne s  i nput s   w it h  or di na r y  c onvolut io n  f il te r s   to   pr oduc e   m or e   out put s   a ll   a t  onc e .  A   de pt h - w is e   s e pa r a bl e   c onvolut io n  c r e a te s   a   f il te r in g  la ye r   a nd  a   c om bi n in g  la ye r .  C om put in g   a nd mode l  s iz e   a r e   bot h  s ig ni f ic a nt ly   r e duc e d  us in g   th e   f a c to r iz a ti on  te c hni que .  T he   s qu a r e   in put   f e a tu r e   m a p  F ' s   s pa ti a l  w id th   a nd  he ig ht ,  de not e d  a s   D a ta F r a m e   ( DF ) ,  a nd  th e   f e a tu r e   m a p  G   th a t  r e s ul ts   f r om   it   a r e   r e pr e s e nt e d  a s   D F   ×   D F   ×   N .  I n  a   s qua r e   out put   f e a tu r e   m a p,  dyna m ic   gr oup   ( DG )   de not e s   th e   s pa ti a l  e xt e nt   a nd  he ig h t,   a nd  N   th e   num be r   of   ou tp ut   c ha nne ls   ( in put   de pt h) .  O ne   m il li on   in di c a te s   th e   de ns it y  of   in put   c ha nne ls   in   a   gi ve n  s pa ti a l  c ont e xt .  T he   c onve nt io na l   c onvolut io na l  la ye r   us e s  a   c onvolut io n  ke r ne l  K   w it h  pa r a m e te r s   D K   *  D K   *  M   *  N , w he r e   D K   is   th e   s pa ti a l   di m e ns io n of  t he  k e r ne l,  M  i s  t h e  numbe r  of  i nput  c ha nne l s , a nd  N  i s  t he  numbe r  of  out put  c ha nne l s .  T hi s  i s   in   ke e pi ng  w it h  w h a t  w a s   pr e vi ous ly   de s c r ib e d.  F e a tu r e   m a ps   pr oduc e d  by c onve nt io na l  c onvolut io n  w it h  s tr id e   one  a nd pa ddi ng l ook li ke  t hi s :      , , = ∑  + − 1 , + − 1 ,   ∙   , , ,   , ,       T he  c om put a ti ona l  c o s t  of  s ta nda r d c onvolut io ns  i s :     ∙   ∙ ∙   ∙ ∙         I f   th e   c om put a ti ona l  c os t  de p e nds   on  th e   s iz e   of   th e   f e a tu r e   m a p,  ke r ne l,   in put   c ha nne l s ,  a nd  out put   c ha nne ls , t he n...W e  c ov e r  a ll  t he s e  ke yw or ds  a nd t he ir  l in ka ge s  i n M obi le N e t  m ode ls . T o de c oupl e  t he  ke r ne l  s iz e   f r om   th e   num be r   of   out put   c ha nne ls ,   w e   b e g in   w it h  de pt h - w is e   s e pa r a bl e   c onvolut io ns .  T o  c r e a te   a   ne w   r e pr e s e nt a ti on,  th e   c onve nt io na l  c onvolut io n  m e th od  us e s   c onvo lu ti ona l  ke r ne ls   to   f il te r   a nd  c om bi ne   da ta .  T he   us e   of   de pt h - w is e   s e pa r a bl e   c onvolut io n s   a ll ow s   f or   a   s ig ni f ic a nt   r e duc ti on  in   c om put a ti on  c os ts   by  s pl it ti ng  th e   f il te r in g   a nd  c om bi na ti on  s ta ge s   in to   two   pa r ts .  T w o  la ye r s   m a ke   up  de pt h - w is e   s e pa r a bl e   c onvolut io ns :  T he   two  m a in   ty pe s   of   c onvolut io ns   a r e   poi nt w i s e   a nd  d e pt h - w is e .  A ppl yi ng  de pt h - w is e   c onvolut io ns   ( in put   de pt h)   w it h  a   s in gl e   f il te r   pe r   in put   c ha nne l.   A ppl yi ng  a   ba s ic   11  c onvolut io n  f ol lo w s   th e   li ne a r   c om bi na ti o n   of   th e   de pt h - w is e   la ye r ' s   out put   us in g  poi nt w is e   c onvolut io n .  F or   bot h  la ye r s ,  M obi le N e t  e m pl oys   ba tc h  nor m a li z a ti on  a nd  R e L U   a c ti va ti ons .  H e r e   is   a n  e x a m pl e   of   how   t o  e xpr e s s   nor m a l  c onvolut io n  us in g   one   f il te r   f or  e a c h i nput  c ha nne l  ( in put  de pt h) ,       , , = ∑ + − 1 , + − 1 ,   ∙   , , ,   , ,       I f   w e   ta ke   th e   D K   D K   M   de pt h - w is e   c onvolut io na l  ke r ne l  K   a nd  a ppl y  it   to   th e   m th   c ha nne l  in   F ,  w e   ge t   th e   m th  c ha nne l  of  t he  f il te r e d output  f e a tu r e  m a p G .       2.2.2.   N e t w or k  s t r u c t u r e  an d  t r ai n in g   I n  or de r   to   di s c ove r   a   good  n e twor k  to pol ogy,  w e   m a y  qui c kl y  a s s e s s   th e m   by  gi vi ng  a   c le a r   de s c r ip ti on  of   th e   ne twor k.  F or   nonl in e a r   c la s s if ic a ti on,  a ll   la ye r s   e xc e pt   th e   la s t  c om pl e te ly   li nke d  one   f e e d   in to   a   S of tM a x  la ye r .  A   ba tc h  nor m   a nd  R e L U   non li ne a r it y  f o ll ow   e a c h  la ye r .  W he n  c om pa r in g  two   la ye r s ,   one   us e s   c onve nt io na l   R e L U   nonl in e a r it y,  ba tc h - nor m ,  a nd c on vol ut io ns ,  w hi le   th e   ot he r   i s   a   f a c to r iz e d   la ye r   th a t  us e s  de pt h - w is e   c onvolut io n, 1× 1 point w i s e  c onvolut io n, b a tc h - nor m , a nd R e L U  a f te r  e a c h c onv ol ut io na l   la ye r   [ 22] .   I s  th e   f ir s t  la ye r   a nd   th e   de pt h - w is e   c onvolut io ns   us e   s tr id e   c onvolut io n  to   h a ndl e   dow n - s a m pl in g.  U s in g  a   la s t  a ve r a ge   pool in g  pr oc e dur e   r e duc e s   th e  s pa ti a l  r e s o lu ti on  to   1  be f or e   th e   f ul ly   li nke d  la ye r .  T he r e   a r e   a   to ta l   of   28  l a ye r s   in   M obi le N e t  w he n   you  s e pa r a te   th e   de pt h - w is e   a nd   poi nt w is e   c onvolut io ns .   I t  is   in a de qua te   to   de s c r ib e   ne twor ks   us in g  ju s t  a   s m a ll   num be r   of   m ul ti pl y - a dds .  E f f ic ie nt ly   im pl e m e nt in g   th e s e   a c ti vi ti e s   is   of   th e   ut m os t  im por ta nc e .  A s   a n  e xa m pl e ,  unl e s s   th e   s pa r s it y  le v e l  is   r e a ll y  hi gh,  de n s e   m a tr ix   ope r a ti ons   w il l  of te n  out pe r f or m   uns tr uc tu r e d  s pa r s e   one s .  D e e p  1 × 1  c onvolut io ns   in c lu de   a ll   c a lc ul a ti ons   in s id e   th e   s y s te m   s tr uc tu r e .  V e r y  e f f ic ie nt   ge ne r ic   m a tr ix   m ul ti pl y  ( G E M M )   r out in e s   m a ke   th is   pos s ib le .  T he   in it ia l  m e m or y  r e or de r in g  c a ll e d  im 2c ol   is   ne c e s s a r y  to   a li gn   it   w it h  a   G E M M ,  w hi c h  i s   ty pi c a ll y  u s e d  to   c on duc t  c onvolut io ns   [ 23] .   T he   popula r   c a f f e   pa c ka ge ,  f or   in s ta nc e ,  m a ke s   u s e   of   th is   te c hni que .  O ne   of   th e   be s t  num e r ic a l  li ne a r   a lg e br a   m e th ods ,  G E M M ,  a ll ow s   you   t o  e a s il y  im pl e m e nt   1× 1   c onvolut io ns   w it hout   r e or de r in g m e m or y.   a.   T hr e e - di m e ns io na l  r e c ons tr uc ti on modul e   T hr e e - di m e ns io na l  r e c on s tr uc ti on  c r e a te s   a   3D   m ode l  of   a   s c e ne   f r om   a   s e t  of   two - di m e ns io na l  im a ge s   or   a n  obj e c t   or   vi de o  f r a m e .   T hi s   te c hnol ogy   is   w id e ly   u s e d  in  e nt e r ta in m e nt ,  m e di c a l  im a gi ng,  a nd   c om put e r   vi s io n. A  3D  r e c ons tr uc ti on modul e  t ypi c a ll y c on s i s ts  of  t he  f ol lo w in g s te ps :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :   2252 - 8938   I nt  J  A r ti f   I nt e ll ,  V ol .   13 , N o.   4 ,  D e c e m be r   2024 :   4630 - 4641   4636   −   T he   in it ia l  s ta ge   is   to   c ol le c t  a   c ol le c ti on  of   two - di m e ns io na l  lu ng  im a ge s .  T he s e   im a ge s   a r e   c r e a te d  by  di vi di ng 3D image s  i nt o s li c e s . E a c h  s li c e  i s   a  2D  i m a ge  obt a in e d f r om  m e di c a l  im a gi ng e qui pm e nt .   −   I n  th e   ne xt   s te p,  im a ge s   a r e   pr oc e s s e d  to   e xt r a c t  f e a tu r e s   th a t  m a y  be   us e d  to   de te c t  c om m on  poi nt s   be twe e n   th e m .  T he s e   e xt r a c te d  f e a tu r e s   a r e   c r uc ia l   in   de te c ti ng  c om m on  poi nt s   be twe e n   th e   im a ge s .   T h e y  c ont r ib ut e   to  t he  a lg or it hm ' s  a bi li ty  t o i de nt if y a nd   m a tc h ke y point s  e f f e c ti ve ly .   −   T h e   r e tr ie ve d  f e a tu r e s   c a l c u la te   th e   c or r e s p ond in g   p oi nt s   b e tw e e n  t he   im a g e s   i n  th i s   s t a g e .  T hi s   pr oc e s s   in vo lv e s   c om pa r in g  t h e  f e a tu r e s   of   e a c h  i m a g e   a n d  s e le c ti ng  th e   be s t  m a tc h t o  e s ta bl i s h c or r e s po nd e n c e .  T h e   m a t c h in g  of  f e a t ur e s  e nh a n c e s  t h e   pr e c i s io n   of  i d e n ti f y in g  c or r e s pon di n g p oi nt s   a c r o s s  t he  i m a g e s   [ 24] .    −   I de nt if yi ng t he  i n tr in s ic  a nd e xt r in s ic  pr ope r ti e s  of  t he  c a m e r a s   us e d t o c ol le c t  im a ge s  i s  known a s  c a m e r a   c a li br a ti on.  T he s e   pa r a m e t e r s   de te r m in e   th e   c a m e r a ' s   pos it io n a nd  or ie nt a ti on  in   th r e e - di m e ns io na l  s pa c e .  E s ta bl is hi ng  th e s e   pr ope r ti e s   e nha nc e s   th e   a c c ur a c y  of   s p a ti a l  r e la ti ons hi ps   a nd  m e a s ur e m e nt s   in   th e   c a pt ur e d i m a ge r y   [ 25] .    −   A   3D   m ode l  of   th e   obj e c t  or   s c e ne   is   r e c ons tr uc te d  u s in g  th e   e s ti m a te d   c or r e s ponde nc e s   a nd  c a m e r a   pa r a m e te r s .  T hi s   r e c ons tr uc ti on  pr oc e s s   ty pi c a ll y  e m pl oys   tr ia ng ul a ti on,  s te r e o  r e c ons tr uc ti on,  or   s tr uc tu r e d  li ght   s c a nni ng  te c hni qu e s .  T he s e   m e th od s   c ont r ib ut e   to   a c c ur a te ly   c a pt ur in g  th e   th r e e - di m e ns io n a l  r e pr e s e nt a ti on of  t he  obs e r ve d obje c t  or  s c e ne   [ 26] .   −   O nc e   th e   3D   m ode l   is   r e c ons tr uc te d,  te xt ur e s   c a n  be   a ppl ie d  t o  th e   m ode l' s   s ur f a c e   to   gi ve   it   a   r e a li s ti c   a ppe a r a nc e . T hi s   pr oc e s s   in vol ve s   pr oj e c ti ng  te xt ur e s   f r om   2D   im a ge s   ont o  th e   c or r e s ponding  s ur f a c e s   of   th e   m ode l.   T he   3D   m ode l  ga in s   a   li f e li ke   a ppe a r a nc e   by  s e a m le s s ly   in te gr a ti ng  th e s e   te xt ur e s ,   e nr ic hi ng  vi s ua l  f id e li ty .     T he   m a r c hi ng  c ube s   a lg or it hm   is   w id e ly   us e d   f or   e xt r a c ti ng  a n   is o - s ur f a c e   ( a   s ur f a c e   r e pr e s e nt in g  a   T he   m a r c hi ng  c ube s   te c hni que ,   in tr oduc e d  by  L or e ns e n  a nd  C li ne   [ 27]   in   1987,  is   a   w id e ly   us e d  m e th od  f or   e xt r a c ti ng  pol ygona l  m e s h  r e pr e s e nt a ti ons   of   is o - s ur f a c e s   f r om   3D   s c a la r   f ie ld s   or   voxe l   da ta ,   w hi c h  i s   of te n   us e d  f or   m e di c a l  im a gi ng  da ta   s uc h a s   m a gn e ti c   r e s ona nc e   im a gi ng  ( M R I )   s c a ns   [ 27] ,  [ 28] .  T he   f unda m e nt a l  c onc e pt   is   to   di vi de   3D   s pa c e   in to   c ube s ,  w it h  th e   ve r ti c e s   of   e a c h  c ube   c or r e s ponding  to   2D   ne ig hbor in g  s li c e s .  T he   a lg or it hm   m ove s   ove r   th e   s c a la r   f ie ld ,   c ons id e r in g  e ig ht   ne i ghbor in g  poi nt s   s im ul ta ne ous ly ,  ge ne r a ti ng  a n   im a gi na r y  c ube ,   a s   il lu s tr a te d  in   F ig ur e   9.  T hi s   a ppr oa c h  f in ds   th e   pol ygons   ne e de d  to   d e pi c t  th e   is o - s ur f a c e   pa s s in g  th r ough  th is   c ube . T he   in di vi dua l  pol ygons  a r e   m e r ge d   to   ge ne r a te   th e   r e qui r e d  s ur f a c e .   T h e   m e r gi ng  m e th od  is   a id e d  us in g  a n  in de x  of   a   pr e c om put e d  a r r a y   of   256  pot e nt ia l  pol ygon  c onf ig ur a ti ons .  T he   num be r   of   di f f e r e nt   in s ta nc e s   ha s   be e n  r e du c e d  to   15  due   to   s ym m e tr y  a nd  r ot a ti on  pr oc e dur e s ,  a s   il lu s tr a te d  in     F ig ur e  10.             F ig ur e  9. C ube  de li m it e d by 2D a dj a c e nt  s li c e s     F ig ur e   10 . 15  uni que  c ube  c onf ig ur a ti ons   ge ne r a te d by ma r c hi ng       E a c h c ube ' s  e ig ht  s c a la r  va lu e s  c or r e s pond to a  bi t  in  a n 8 - bi t  in te ge r . I f  t he  va lu e  of  a  s c a la r  e xc e e ds   th e   is o - va lu e   ( s how in g  th a t  it   is   in s id e   th e  s ur f a c e ) ,  th e   a s s o c ia t e d  bi t  is  s e t  to   one ;  ot h e r w is e ,  it   is   s e t   to   z e r o.  T he   f in a l  8 - bi t  in te ge r ,  r e s ul t in g  f r om   c he c ki ng  a ll   e ig ht   s c a la r s ,  is   us e d  a s   a n  in de x  to   a c c e s s   th e   pol ygon   in di c e s   a r r a y.  E a c h   ve r te x  of   th e   c r e a te d  pol ygon s   is   pl a c e d   a t   th e   c or r e c t  lo c a ti on  a lo ng  th e   c ube ' s   e dge   by  li ne a r ly   in te r pol a ti ng  be twe e n  th e   two  s c a la r   va lu e s   c onne c te d   by  t ha t  e dge   to   c ons tr uc t  th e   f in a l  m e s h.  T he   m a r c hi ng_c ube s _l e w in e r   f unc ti on  a c c e pt s   a   th r e e - di m e ns io n a l  b in a r y  im a ge   p  a s   in put   a nd  out put s   a   tr ia ngul a r   m e s h  r e pr e s e nt a ti on  of   th e   bi na r y  im a ge ' s   s ur f a c e .  T he   in di c e s   of   th e   th r e e   ve r ti c e s   th a t  m a ke   up  a   f a c e   a r e   s to r e d i n e a c h a r r a y r ow . W e  c a n  s e e  t h e  r e s ul t  in  F ig ur e  11  [ 29] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f   I nt e ll     I S S N :   2252 - 8938       3D  v is ual iz at io n di agnos ti c s  f o r  l ung c anc e r  de te c ti on   ( R ana M . M ahm oud )   4637       F ig ur e  11. L ung thr e e - di m e ns io na l  w it h t um or       3.   R E S U L T  A N D  D I S C U S S I O N   3.1 .   E xp e r im e n t  r e s u lt  an d  an al ys is   W e   us e   th e   s iz e   m e a s ur e m e nt   of   nodule s ,  a n   e s s e nt ia l  f a c to r   f or   r a di ol ogi s ts   to   c la s s if y  be ni gn  a nd  m a li gna nt   nodule s .  A ddi ti ona ll y,  w e   u s e   2 D   te xt ur e   f e a tu r e s ,  s ta ti s ti c a l  a nd  g e om e tr ic ,  w hi c h   gi ve   u s   im pr ove d  r e s ul ts .  T o  a na ly z e   th e   pe r f or m a nc e   of   th e   pr opos e d  a lg or it hm   qua li ta ti ve ly   a nd  qua nt it a ti ve ly ,  w e   s e le c t  a   M obi le N e t  f r a m e w or k  to   i m pl e m e nt   th e   c or r e s ponding  ne twor k  m ode l.   T hi s   m ode l  is   be ne f ic ia l  f or   ta s ks   in   w hi c h  c om pl ic a te d  e va lu a ti ve   s pe e d   is   c r it ic a l.   T he   e xpe r im e nt a l  ha r dw a r e   pl a tf or m   is   th e   N vi di a   T e s la   K 80  G P U  ( 12 G B )  a nd N vi di a  T e s la  K 80( 12G B ) . W e  now  pr e s e nt  t hi s  s e c ti on i n de ta il .      3.1.1. Dat a an d  an al ys is   T he   L U N A 16   da ta s e t  c ha ll e nge   is   pa r t  of   I S B I   2016.  I t  is   a   publ i c ly   a va il a bl e   m e di c a l  im a gi ng  da ta s e t  th a t  c ont a in s   C T   s c a ns   of   th e   c he s t  f r om   1,018  pa ti e nt s .  I t  e xc lu de d  s c a n s   w it h  s li c e   th ic kn e s s   gr e a te r   th a n  2.50  m m  ( a bout  0.1 in)  f r om   lu ng i m a ge  da ta ba s e  c on s or ti um  a nd i m a ge  da ta ba s e  r e s our c e  i ni ti a ti ve  ( L I D C - I D R I ) .  T he   da ta s e t  pr ovi de s  a   va lu a bl e   r e s our c e   f or   r e s e a r c he r s   w or ki ng  on  lu ng  nodule   de te c ti on  a nd  c l a s s if ic a ti on,   w hi c h  a r e   e a r ly   s ig n s   of   lu ng  c a nc e r .  T he   im a g e s   a r e   in   R A W   f or m a t  a nd  la be le d  w it h  nodule   a nnot a ti ons   f r om   m ul ti pl e   r a di ol ogi s ts .  T he   da ta s e t  a ls o  in c lu de s   a   C S V   f il e   w it h  a ddi ti ona l  pa ti e nt   a nd  nodule   m e ta da ta .  T he   L U N A 16  da ta s e t   is   w id e ly   u s e d  in   m a c hi ne   le a r ni ng  r e s e a r c h   to   de ve lo p  nodule   m e th ods   f or   de te c ti on   a nd  c la s s if ic a ti on 0   [ 30] .      3.1.2. E xp e r im e n t al  d at a s e t s  an d  e val u at io n  c r it e r ia   T hi s   pa pe r   ut il iz e s   th e   L U N A 16  da ta s e t  f or   bot h  te s ti ng  a nd  tr a in in g  of   th e   ne twor k.  T he   da ta s e t  c om pr is e s   1,018  pa ti e nt   c a s e   im a ge s ,  di vi de d  in to   two  s e c ti ons .  W e   pa r ti ti one d  th e   L U N A 16  da ta s e ts   r a ndoml y  a nd e qua ll y i nt o  t e n  s ubs e t s . N in e  of  t he s e   s ubs e ts , t ot a li ng  800  C T   s c a n s , w e r e  ut il iz e d  f or  t r a in in g, w hi le  one   s ubs e t  c ont a in in g  88  C T   s c a ns   w a s   r e s e r ve d  f or   te s ti ng.  T e nf o ld   c r os s - va li da ti on  w a s   pe r f or m e d  on  th e   te s t   m ode l.   A m ong  th e   888  C T   im a g e s ,   a   to ta l   of   36,378  nodul e s   w e r e   id e nt if ie d,  w it h  1186   nodule s   s e le c te d   f or   a na ly s is .  P r e c is io n a nd  s e ns it iv it y  m e tr ic s   w e r e  e m pl oye d  in   th is   s tu dy  to   a s s e s s   th e   lo c a li z a ti on  pe r f or m a nc e   of   th e   pr opos e d  s ys te m .   W e   ut il iz e d  a c c ur a c y   to   a s s e s s   how   m a ny  e xpe c te d  po s it iv e s   w e r e   s uc c e s s f ul ly   r e c ogni z e d,  s e ns it iv it y  to   e s ta bl is h   how   m a ny   e xpe c te d   pos it iv e s   w e r e   r e c ogni z e d, a nd  s e ns it iv it y  to   e s ta bl is h   how   m a ny  ge nui ne   po s it iv e s   w e r e   a c c ur a t e ly   de te c t e d.  T h e   F 1  s c or e   w a s   a ls o   us e d   to   c om put e   th e   ha r m oni c   m e a n  of   s e ns it iv it y  a nd  a c c ur a c y,  a s   w e ll   a s   th e   ha r m oni c   m e a n  of   s e ns it iv it y  a nd  a c c ur a c y.  B e c a us e   th e   F 1   s c or e   m e a s ur e s   a c c ur a c y  a nd  s e ns it iv it y,  it   a lwa y s   a s s ig ns   e qua l  w e ig ht   to   bot h  m e a s ur e s .  T hi s   is   be c a u s e   th e r e   is   a lwa ys   a   tr a de - of f   be twe e n  th e   two  s in c e   th e   m e a n  va lu e   is   a lwa ys   s tr ongl y  in f lu e nc e d  a t  th e   e xpe ns e   of   e it he r  va lu e .     3. 1. 3. T r ai n in g, t e s t in g, an d  i m p le m e n t at io n  d e t ai ls   T he   im a ge   s iz e   of   th e   ne twor k  in put   is   224× 224 × 3.  T he   M obi le N e t  a r c hi te c tu r e   us e s   de pt hw i s e   s e pa r a bl e   c onvolut io ns ,  c om bi ni ng  a   poi nt w is e   ( w hi c h  a ppl ie s   a   1x1  f il te r   to   th e   out put   of   th e   de pt hw is e   c onvolut io n)  a nd a  de pt hw is e  c onvolut io n ( w hi c h a ppl ie s   a  s in g le  f il te r  t o e a c h i nput  c ha nne l) . T he  de pt hw is e   s e pa r a bl e   c onvolut io n  r e duc e s   th e   num be r   of   pa r a m e te r s   a nd   th e   a m ount   of   c om put a ti on  ne e de d   c om pa r e d  to   a   s ta nda r d  c onvolut io na l  la ye r .  T hi s   a ls o  in c lu de s   a   c us to m   i m pl e m e nt a ti on  of   th e   de pt hw is e   c onvolut i on,  w hi c h  a ppl ie s   a   s e pa r a te   2D   c onvolut io n  to   e a c h  in put   c h a nne l  us in g  a   s ha r e d  ke r ne l.   T hi s   im pl e m e nt a ti on  a ll ow s   f or   m or e   e f f ic ie nt   c om put a ti on  th a n   a   s ta nda r d  d e pt hw i s e   c onvolut io n,   w hi c h  a ppl ie s   a   s in gl e   f il te r   to   e a c h  in put   c ha nne l.   T he   M obi le N e t  a r c hi te c tu r e   c ons i s ts   of   a   s e r i e s   of   de pt hw is e   s e pa r a bl e   c onvolut io na l  la ye r s   a nd  a n  in it ia l  c onvolut io na l   la ye r .  T he   out put   o f   th e   la s t  c onvolut io na l  la ye r   is   f e d   in to   a   gl oba l  a ve r a ge   pool in g   la ye r , w hi c h c om put e s  t he  a ve r a ge  va lu e  of  e a c h  f e a tu r e  m a p,  a nd  a  f ul ly  c onne c te d output  l a y e r . T h e n t he  out   s how   w it h  voxe l  s iz e   is   32× 32× 32.  T he   m ode l  us e s   th e   lo s s   f unc ti on  a nd  th e   s to c ha s ti c   gr a di e nt   de s c e nt   ( S G D ) .   I t  us e s  t he  S G D  opt im iz e r , w it h t he  l e a r ni ng r a te  s e t  to  0. de c a y , m om e nt um  t o 0.9, a nd w e ig ht  de c a y.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :   2252 - 8938   I nt  J  A r ti f   I nt e ll ,  V ol .   13 , N o.   4 ,  D e c e m be r   2024 :   4630 - 4641   4638   3. 1. 4. P e r f or m an c e   m e t r ic s   P e r f or m a nc e   m e tr ic s   a r e   e s s e nt ia l   to ol s   th a t  h e lp   or ga ni z a ti ons   m e a s ur e   a nd  e va lu a te   how   w e ll   th e y   a r e   a c hi e vi ng  th e ir   goa ls .  T he y  pr ovi de   a   qua nt i ta ti ve   ba s is   f or   a s s e s s in g  th e   e f f e c ti ve ne s s   of   va r io us   pr oc e s s e s ,  s ys te m s ,  or   te a m s .  I n  th is   di s c us s io n,  w e   w il l  f oc us   on  s pe c if ic   pe r f or m a nc e   m e tr ic s ,  s uc h  a s   s e ns it iv it y,  s pe c if ic it y, a c c ur a c y,  a nd me a n s qu a r e d e r r or  ( M S E ) .   ‒   S e ns it iv it y   S e ns it iv it y  m e a s ur e s   th e   a bi li ty   to   de te c t  th e   tr ue   pos it iv e s   f r om   th e   te s t.   I t  is   c a lc ul a te d  by  c ons id e r in g  th e   de te c te d  tr ue   pos it iv e s   in   r e la ti on  to   th e   to ta l  num be r   of   a c tu a l  pos it iv e s .  I n  ( 3)   pr ovi de s   th e   s pe c if ic   m a th e m a ti c a l  r e pr e s e nt a ti on f or  s e ns it iv it y i n t hi s  c ont e xt   [ 31] .       =   +    ( 3)     ‒   S pe c if ic it y   S pe c if ic it y  m e a s ur e s   th e   a bi li ty   to   de te r m in e   be ni gn  c a s e s   c or r e c tl y.  I t  is   qua nt if ie d  by  ( 4) ,  w hi c h   de f in e s  t he  m a th e m a ti c a l  r e pr e s e nt a ti on f or  s pe c if ic it y. T hi s  e qua ti on c a pt ur e s  t he  a bi li ty  of  a  t e s t  to  c or r e c tl y   c la s s if y t r ue  ne ga ti ve s  a m ong the  t ot a l  num be r  of  a c tu a l  ne ga ti v e s   [ 31] .      S p e c if ic it y = TN TN + FP   ( 4)     ‒   A c c ur a c y   A c c ur a c y  m e a s ur e s   th e   a bi li ty   to   di f f e r e nt ia te   th e   m a li gna nt   a nd  be ni gn   c a s e s   c or r e c tl y.  I n  ( 5)   pr ovi de s   a   m a th e m a ti c a l  r e pr e s e nt a ti on  f or   a c c ur a c y,  c a pt ur in g  th e   r a ti o  of   c or r e c tl y  id e nt if ie d  c a s e s   to   th e   to ta l   num be r   of   c a s e s .  T hi s   e qua ti on  s e r ve s   a s   a   qua nt it a ti ve   m e a s ur e   of   th e   ove r a ll   pe r f or m a nc e   of   th e   c la s s if ic a ti on   or  di a gnos ti c  pr oc e s s   [ 31] .       =  +   +  +  +    ( 5)     ‒   M e a n  s qu a r e d e r r or   M S E   is   a   s t a ti s ti c a l  m e a s ur e   u s e d  to   qu a nt if y  th e   a ve r a ge   s qua r e d  de vi a ti on  be twe e n   pr e di c te d   a nd   obs e r ve d  va lu e s   in   r e gr e s s io n  t a s ks .   I t  qua nt if ie s   th e   a ve r a ge   s qua r e d   e r r or   or   va r ia nc e   of   th e   m ode l' s   pr e di c ti ons .  I n  ( 6)  r e pr e s e nt s  M S E   [ 32] .       = ∑ ( − ) 2        ( 6)     I n  th is   c ont e xt ,  T P   r e pr e s e nt s   th e   c ount   of   tr ue   pos it iv e s ,  F N   r e pr e s e nt s   th e   c ount   of   f a ls e   ne ga ti ve s ,   a nd F P  r e pr e s e nt s  t he  c ount  of  f a ls e  pos it iv e s .   R e c a ll ,  pr e c is io n,  a c c ur a c y , F - s c or e ,  a nd M S E  got  t he  va lu e s  of   0.5,  1.0,  0.93,  0.67,   a nd   0.067,  r e s pe c ti ve ly .  T he r e   a r e   oppor tu ni t ie s   f or   f ur th e r   im pr ove m e nt   of   th e s e   e va lu a ti on  c r it e r ia ,  w hi c h  w e   a r e   c ur r e nt ly   w or ki ng  on.   W e   c a n  s e e   th is   in   th e   c onf us io n  m a tr ix .  T he   pr opos e d  m e th odol ogy pe r f or m s  be tt e r  t ha n t he  pr e vi ous  a ppr oa c he s , a s  s how n i n F ig ur e  12 .            F ig ur e  12.  C onf us io n m a tr ix   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f   I nt e ll     I S S N :   2252 - 8938       3D  v is ual iz at io n di agnos ti c s  f o r  l ung c anc e r  de te c ti on   ( R ana M . M ahm oud )   4639   3. 1. 5. T h r e e - d im e n s io n al  r e c on s t r u c t io n  r e s u lt s   E xa m in e   th e   m e di c a l  r e c or ds   of   a   s in gl e   p a ti e nt .  T h e   or ig in a l  C T   s c a n s   of   hi m   ha d  a   s iz e   of   224× 224× 133, 133  w it h t he  s i z e  224× 224  photos  w e r e  a c qui r e d  by pr e - pr oc e s s in g  a s  i ndi c a te d i n s e c ti on 3. 1,   th e  M obi le N e t  r e tr ie ve d s om e  i m a ge s  w it h nodule s , a nd no dul e  nor m a li z a ti on w a s  a c hi e ve d. N or m a li z in g t he   or ig in a l  im a ge   yi e ld s   th e   nodule   s e que nc e .  W e   ke pt   th e   nodule   s e que nc e   s iz e   of   224× 224× 133  to   e ns ur e   th a t  nodule s   a nd  lu ngs   a r e   in   th e   s a m e   c oor di na te .  L a s tl y,  w e   obt a in e d  th r e e - di m e ns io na l  m ode ls   of   pul m ona r y  nodule s   ( a s   s how n  in   F ig ur e   12)   a nd  lu ngs   us in g  r a y - c a s ti ng   vol um e   r e nde r in g.  F ig ur e   12  de pi c t s   th r e e - di m e ns io na l  r e pr e s e nt a ti ons  of  l ung  a nd pulm ona r y nodule s . C u r ve s  of  c ol or  a nd  opa c it y va lu e s  i n  r a y - c a s ti ng   vol um e   r e nde r in g  a r e   s how n  in   th e   im a ge ' s   lo w e r   r ig ht   c or ne r .   I n  te r m s   of   ove r a ll   s ys te m   pe r f or m a nc e ,  th e   m a jo r it y  of   th e   ti m e   is   s pe nt   obt a in in g  nodule   m a s ks   th r ough  th e   M obi le N e t,   w it h  a   s pe e d   of   1.29  s e c ond s   r e qui r e d  pe r   s c a n  a   ba s ic   P C   e qui ppe d  w it h  a n  N vi di a   T e s la   K 80  G P U   ( 12 G B )   a nd  R A W   ( 13 G B ) ,   w hi c h  ta ke s   142 s e c onds  i n t ot a l.  T he  t hr e e - di m e ns io na l  r e c ons tr uc ti on s te p  oc c upi e s  t he  m a jo r it y of  m e m or y, w i th  a  t ot a l   c a pa c it y  of   6.081  G B   f or   th r e e - di m e ns io na l  m ode ls   of   th e   lu ng  a nd  th r e e   nodule s .  O ve r a ll ,  a s   lo ng  a s   th e   nodule   m a s ks   a r e   pr e c is e   e nough,   w e   c a n  obt a in   th r e e - di m e ns io na l  m ode ls   of   th e   pr oj e c t e d  nodule s   a nd  lu ng s   u s in g  our   a ppr oa c h.  A ls o,  w e   c a n  obs e r ve   m or e   a bout   lu ng  a nd  nodule s   ti s s ue s   by  a lt e r in g  th e   c ol or   a nd  opa c it y  o f   th e  r a y - c a s ti ng, whic h i s  i nc r e di bl y us e f ul  f or  di a gnos is  a nd   s ub s e que nt  t he r a py.       3.2.    D is c u s s io n   T he   pr opos e d  s y s te m   i s   us e d  f or   pul m ona r y  nodule   s e gm e nt a ti on,  de te c ti on,  a nd   th r e e - di m e ns io na l   vi s ua li z a ti on  s ys t e m .  T he   s ys te m   us in g  th e   L una   da t a s e t  is   a   pub li c   a nd  a va il a bl e   da ta s e t.   I t  is   us e d  f or   de te c ti ng  tu m or s   by  th e   M obi le N e t  m ode l  a nd  th e n  vi s ua li z e d  in   th r e e - di m e ns io na l  ba s e d  on  th e   vol um e   r e nde r in g  a lg or it hm   of   r a y - c a s ti ng.  T hi s   s ys te m   c a n  r e nde r   th e   th r e e - di m e ns io na l  m ode ls   of   th e   de te c te d  lu ngs   a nd  nodule s ,  a s   s how n  in   F ig ur e   13.  N ot e   th a t  th r e e - di m e ns io n a l  r e c ons tr uc ti on  m odul e s   a nd   th e   de te c ti on  a r e   de s ig ne d  to   be   s e pa r a te d.  T he r e f or e ,  w e   c a n  e nha nc e   th e   s e gm e nt a ti on  ne twor k  to   ge t   de s ig ne d  to   be   s e pa r a te d  a nd  a   de di c a te d  c ont our   to   de te c t  ot he r   ki dne y,   c a nc e r ,  or   le s io ns   tu m or s .  A ls o,  th e   vol um e   r e nde r in g   a lg or it h m   c a n  be   r e pl a c e d  a nd  opt im iz e d  to   m e e t  pr a c ti c a l  ne e ds .  I n  th e   de te c ti on  a nd  s e gm e nt a ti on  m odul e ,  w e   us e d  M obi le N e t.   A s   s how n   in   T a bl e   1,  M obi le N e t  out pe r f or m s   pr e vi ous   s y s te m s   e va lu a te d  und e r   s im il a r   e nvi r onm e nt s ,  w hi c h  in di c a t e s   th a t  it   ha s   pr om is e   f or   two - s ta g e   obj e c t  r e c ogni ti o n  in   m e di c a l  im a ge   a na ly s is .  T he  M S E  f or  t hi s  m ode l  is  e qua l  to  0.067.             F ig ur e  13. I nt e r m e di a te  a nd r e s ul ts  of  3D  r e c ons tr uc ti on       T a bl e   1 .  C om pa r is on of   a c c ur a c y a lg or it hm s   R e f e r e nc e   M ode l   D a t a s e t   T r a i ni ng s e t   T e s t i ng s e t   A c c ur a c y   (%)   [ 11]   C D P - R e s N e t   L I D C   447   539   82   [ 12]   CA - N e t   D S B  2017   1595   506   83.79   [ 15]   A L I A S   C T  i m a ge s   23979   7989   83.8   [ 13]   S A N e t   P N 9   6707   2091   87.4   [ 14]   M a s k R - C N N   L U N A   800 c a s e s   88 c a s e s   88.1   [ 16]   3D - M S V i T   L U N A   800 c a s e s   88 c a s e s   91.1   [ 17]   3D  S K - R e s N e t   L U N A   800  c a s e s   88 c a s e s   91.75   P r opos e d a l g.   M obi l e N e t   L U N A   800 c a s e s   88 c a s e s   93.3       O ur   ne twor k  ut il iz e d  onl y  a   s in gl e   two - di m e ns io na l  vi e w   im a g e ,  w he r e a s   S e ti o  e t  al .   [ 33]   e m pl oye d  m ul ti - vi e w   2D   i m a ge s ,  a nd  F a r ha t   e t  a l.   [ 34 ]   in c or po r a te d  th r e e - di m e ns io na l  s pa ti a l  da ta .  T hi s   s ugge s t s   th a t  in c or por a ti ng  m or e   s pa ti a l  in f or m a ti on   m a y  e nha nc e   pe r f or m a n c e .  R e ga r di ng  th r e e - di m e ns io na l  vi s ua li z a ti on,  th e r e ' s   r oom   f or   opt im iz in g  r e nde r in g  e f f e c ts .  F or   in s ta nc e ,   di s ti nc t  vol um e   r e nde r i ng  te c hni que s   or   pa r a m e te r s   c oul d  be   ta il or e d  f or   lu ngs   a nd  pul m ona r y  nodule s .  A ddi ti ona l ly ,  m e m or y  opt im iz a ti on  pos e s   a   c ha ll e nge   in   pr a c ti c a l  im pl e m e nt a ti ons .   A s   de pi c te d   in   F ig ur e   12,  w e   c a n  di s c e r n  th e   r e la ti ve   pos it io ns   a nd  s iz e s   of   pul m ona r y  nodule s   w it hi n  th e   lu ng.  T he   de ve lo pm e nt   of   a   s e gm e nt a ti on,  de te c ti on,  a nd  th r e e - di m e ns io na l  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.