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 9 ,   No .   1 Ju ly   2 0 2 5 ,   p p .   4 1 0 ~ 4 2 4   I SS N:  2 5 0 2 - 4 7 5 2 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijeecs.v 3 9 .i 1 . pp 4 1 0 - 4 2 4           410     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ee cs.ia esco r e. co m   Cla ss ificatio mo del  for i nfec tious   lung  disea ses  usin g   co nv o lutiona l neural networks  on  web and mo bile  appli ca tions       K ennedy   O k o k pu j ie 1, 2 ,   Alv i n K .   Ag a ma h 1 ,   Abid em i O rim o g un j e 3 I j eh  P rincess   Ada o ra 4   O lus a ny a   O la m ide O mo la ra 5 Sa m uel A deba y o   Da ra m o l a 1 M o ra y o   E m it ha   Awo mo y i 6   1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   I n f o r mat i o n   E n g i n e e r i n g ,   C o l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g ,   C o v e n a n t   U n i v e r si t y ,   O t a ,   N i g e r i a   2 A f r i c a   C e n t r e   o f   E x c e l l e n c e   f o r   I n n o v a t i v e   a n d   Tr a n sf o r m a t i v e   S TE M   Ed u c a t i o n ,   La g o s S t a t e   U n i v e r s i t y ,   O j o ,   N i g e r i a     3 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c   E n g i n e e r i n g ,   R e d e e m e r s Un i v e r si t y   Ed e ,   Ed e ,   N i g e r i a   4 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   a n d   I n f o r m a t i o n   S c i e n c e ,   C o l l e g e   o f   S c i e n c e   a n d   Te c h n o l o g y ,   C o v e n a n t   U n i v e r s i t y ,   O t a ,   N i g e r i a   5 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   En g i n e e r i n g ,   C o l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g ,   B e l l s U n i v e r si t y   o f   T e c h n o l o g y ,   O t a ,   N i g e r i a   6 S c h o o l   o f   I n t e r n a t i o n a l   S e r v i c e ,   A m e r i c a n   U n i v e r si t y ,   W a sh i n g t o n ,   U S A       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u l   26 2 0 2 4   R ev is ed   Feb   24 2 0 2 5   Acc ep ted   Mar   26 2 0 2 5       Ac c u ra te  lu n g   d ise a se   d iag n o sis  in   in fe c ted   p a ti e n ts  is  c rit ica fo r   e ffe c ti v e   trea tme n t.   Tu b e rc u lo sis ,   COV I D - 1 9 ,   p n e u m o n ia,  a n d   lu n g   o p a c it y   a re   in fe c ti o u lu n g   d ise a se with   v isu a ll y   sim il a c h e st  X - ra y   p re s e n tatio n s.   Hu m a n   e x p e rti se   c a n   b e   su sc e p t ib le  t o   e rr o rs  d u e   to   fa ti g u e   o e m o ti o n a l   fa c to rs.  Th is  re se a rc h   p ro p o se a   re a l - ti m e   d e e p   lea rn in g - b a se d   c la ss ifi c a ti o n   sy ste m   fo l u n g   d ise a se s.  Th re e   m o d e ls  o c o n v o l u ti o n a n e u ra l   n e two r k s   (CNN s)  we re   d e p lo y e d   to   c las sify   l u n g   i ll n e ss e fro m   c h e st  X - ra y   ima g e s :   M o b i leN e tV3 ,   Re sN e t - 5 0 ,   a n d   I n c e p ti o n V3 .   To   e v a l u a te  th e   e ffe c o h i g h   in terc las sim il a rit y ,   th e   m o d e ls   we re   e v a lu a ted   in   3 - c las (Tu b e rc u lo sis,   COV ID - 1 9 ,   n o rm a l),   4 - c las (lu n g   o p a c it y ,   t u b e rc u lo sis,  C OV ID - 1 9 ,   n o rm a l),   a n d   5 - c las (tu b e rc u l o sis,  lu n g   o p a c it y ,   p n e u m o n ia,  C OV ID - 1 9 ,   n o rm a l)  m o d e s.  T h e   b e st  c las sifica ti o n   a c c u ra c y   wa a tt a in e d   b y   re train in g   M o b i leN e tV3 ,   wh ich   o b tain e d   9 4 %   a n d   9 3 . 5 %   fo 5 - c las a n d   4 - c las s ,   re sp e c ti v e ly .   In c e p ti o n V 3   h a d   th e   lo we st  a c c u ra c y   ( 9 0 % ,   8 9 % ,   9 3 %   fo r   5 - 4 - ,   a n d   3 - c las s),  wh il e   Re sN e t - 5 0   p e rfo rm e d   b e st  fo th e   3 - c las se tt in g .   Th e se   fin d i n g su g g e st  M o b il e N e tV3 ' p o ten ti a fo a c c u ra te  lu n g   d ise a se   d iag n o sis  fro m   c h e st  X - ra y d e s p it e   t h e   in terc las sim il a rit y ,   su p p o rti n g   th e   a d o p t io n   o f   c o m p u ter - a id e d   d e tec ti o n   sy ste m s fo l u n g   d ise a se   c las sifica ti o n .   K ey w o r d s :   C h est X - r ay   C las s if icatio n   C o n v o lu tio n al  n eu r al  n etwo r k s   Diag n o s is   L u n g   d is ea s 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 :   Ken n ed y   Ok o k p u jie   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  an d   I n f o r m atio n   E n g in ee r in g ,   C o lleg o f   E n g in ee r i n g ,   C o v e n an Un iv er s ity   Ota,   Nig er ia   E m ail:   k en n ed y . o k o k p u jie@ co v en an t u n iv er s ity . ed u . n g       1.   I NT RO D UCT I O N   L u n g   d is ea s es  ar also   k n o wn   as  p u lm o n ar y   d is ea s es,  an d   th ter m   is   u s ed   to   d escr ib co n d itio n   o r   g r o u p   o f   c o n d itio n s   th at   af f ec ts   th lu n g s   an d   m a k es  th e m   m o r e   v u ln e r ab le  to   m ed ical   in ju r ies   [ 1 ] .   I also   af f ec ts   th ab ilit y   o f   th lu n g s   to   f u n ctio n   p r o p er ly .   T h ese  co n d itio n s   ca n   af f ec v a r io u s   p ar ts   o f   th lu n g s ,   s u ch   as  th b r o n c h i,  b r o n ch i o l es,  alv eo li  an d   lu n g   tis s u e.   B ec au s o f   h o c o m p licated   th e s d is ea s es  ar an d   th eir   s im ilar ities ,   s y m p to m s   alo n ca n n o t   b u s ed   to   d iag n o s th em .   Var io u s   m et h o d s ,   s u ch   as  m a g n etic  im ag in g   r eso n a n ce   ( MI R ) ,   co m p u ted   em is s io n   to m o g r ap h y   ( C E T ) ,   p o s itro n   em is s io n   to m o g r ap h y ,   a n d   ch est  X - r ay s ,   ar u s ed   to   an aly ze   l u n g   d is ea s es   [ 2 ] .   Ho wev er ,   C h est X - r ay s   ar m o r co m m o n   b ec au s th ey   ar less   ex p en s iv a n d   r ea d ily   av ailab l in   m o s h ea lth ca r ce n ter s .   L u n g   d is ea s es  h av e   b ee n   a   s ig n i f ican th r ea t   to   th e   h ea lth   o f   h u m a n s   f o r   as  lo n g   as  th ey   h av ex is ted .   T h ese  d is ea s es   af f ec in d iv id u als  o f   all  ag es;  h en ce ,   th ey   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:   2502 - 4 7 5 2       C la s s i fica tio n   mo d el  fo r   in fectio u s   lu n g   d is ea s es u s in g     ( K en n ed Oko k p u jie )   411   ar g lo b al  c o n ce r n .   T h e y   ar s ig n if ican ca u s o f   m o r tal ity   an d   m o r b id ity   i n   th wo r ld ,   af f ec tin g   m ajo r ly   lo w - in co m a n d   m id d le - i n co m co u n tr ies   [ 3 ] .   T h s ev er ity   o f   lu n g   d is o r d er s   v a r ies,  r an g in g   f r o m   m in o r / s elf - lim itin g   s y m p to m s ,   s u ch   as  in f lu en za   an d   th c o m m o n   co ld ,   to   life - th r ea ten in g   o n es,   s u ch   as  b ac ter ial  p n eu m o n ia,   l u n g   ca n ce r ,   lu n g   o p ac ity ,   asth m a ,   an d   T B .   [ 4 ] .   T h ese  co n d itio n s   d is tu r b   th e   t is s u es  an d   air way s   o f   th lu n g s   an d   m a k it  m o r d if f icu lt  f o r   th lu n g s   to   f u n ctio n   n o r m ally ,   r esu ltin g   in   s er io u s   h ea lth     is s u es   [ 5 ] [ 6 ] .   I n   th co n te x o f   g lo b al  h ea lth ,   th s u s tain ab le  d ev elo p m en g o als  ( SD Gs)  em p h asized   th im p o r tan ce   o f   ad d r ess in g   h ea lth - r elate d   ch allen g es.  So m o f   th SDGs ,   s u ch   as  h ea lth   an d   well - b ein g ,   ar e   d ir ec tly   af f ec ted   b y   lu n g   d is e ases   b ec au s th ey   ar a   m ajo r   ca u s o f   m o r tality   an d   m o r b id ity   g l o b ally ,   an d   th ey   co n tr ib u te   to   t h in c r ea s in g   b u r d e n   o f   n o n - co m m u n ica b le  d is ea s es  wo r ld wid e.   H o wev er ,   lu n g   d is ea s es  af f ec m o r th a n   j u s a n   i n d iv i d u al' s   h ea lth th ey   also   im p ac t   h ea lth ca r e   s y s tem s ,   ec o n o m i p r o d u ctiv ity ,   an d   s o ciety 's  well - b ein g .   T h n atio n s   an d   g lo b al  o r g an izatio n s   m u s wo r k   to g eth er   to   p r e v en t ,   d iag n o s e,   an d   tr ea lu n g   d is ea s es  to   m ee SDG  3 .   B y   u n d e r s tan d in g   th r ela tio n s h ip   b etwe en   R esp ir ato r y   h e alth   an d   s u s tain ab l e   d ev elo p m e n o b jectiv es,  we  c an   p r o v id an d   im p lem en s y s tem s   an d   s tr u ctu r es  to   d ev elo p   h ea lth ier   f u t u r e   f o r   ev e r y b o d y .   R ec en tly ,   co m p u ter - aid ed   d ia g n o s is   ( C AD)   s y s tem s   h av b ec o m h an d y   i n   d etec tin g   an d   m an ag in g   lu n g   d is ea s es   [ 7 ] [ 8 ] .   T h ey   h av r ev o lu tio n ized   th p r o ce s s   o f   an aly zin g   m ed ical  im ag e s   s u ch   as  ch e s X - r ay s .   X - r ay s   ar v er y   u s ef u i n   m ed ical  im ag in g   b ec au s t h ey   p r o v id d etailed   in s ig h ts   in to   th an ato m ical  s tr u ctu r es  o f   th lu n g s ,   m ak i n g   it   ea s ier   to   o b tain   a   m o r e   p r ec is id e n tific atio n   o f   a b n o r m alities   s u ch   as  n o d u les,  o p ac ity   an d   o th er   p ath o lo g ical  ch a n g es.   B y   u s in g   d ig ital  s ig n al  p r o ce s s in g   tech n iq u es  f o r   im ag e   f ilter in g   an d   n o is r ed u ctio n ,   in   co n ju n ctio n   with   d ig ital  im ag p r o ce s s in g   te ch n iq u es,  th ese  im ag es   ar th en   en h an ce d   an d   an aly s ed   to   p r o v id b etter   v is u als  o f   lu n g   t is s u es.  B y   in teg r atin g   d ig ital  s ig n als  an d   d ig ital   im ag p r o ce s s in g   in to   C AD  s y s tem s ,   r ad io lo g is ts   an d   o th er   m ed ical   p r ac titi o n er s   ca n   b e n ef it  f r o m   ac c u r ate   an d   tim ely   d iag n o s is .   Als o ,   th ey   ar e   h elp   in   id e n tify in g   s u b tle  ab n o r m alities   an d   th is   r esu lts   in   ea r ly   d iag n o s es a n d   im p r o v em en t in   p atien t o u tco m es.   Me d ical  im ag in g   tech n o lo g ies ,   s u ch   as  X - r ay s   an d   u ltra s o u n d s ,   h a v alter e d   th e   p r o ce s s   o f   m e d ical  d iag n o s is ,   allo wi n g   m ed ical  s p ec ialis ts   to   o b s er v th e   in s id e   s tr u ctu r es  o f   th e   h u m an   b o d y   n o n - in v asiv ely   [ 9 ] Fu r th er m o r e ,   th ese  p h o to g r a p h s   g iv v ital  in s ig h ts   in to   th in ter io r   ar c h itectu r o f   t h h u m a n   b o d y   b y   p h y s ical  in s p ec tio n   o n ly   [ 1 0 ] .   I g en er ates  v ast  v o lu m o f   d ata  f o r   co m p u ter - aid e d   d iag n o s tic  s y s tem s   an d   d ee p   lear n i n g   alg o r ith m s .   I n te g r atin g   d ee p   lear n in g   with   m e d ical  im ag in g   y ield s   s o p h is ticated   C AD  s y s tem   ca p ab le  o f   an al y s in g   d ata,   h ig h lig h tin g   r e g io n s   with   an o m alies  o r   d if f icu lties ,   an d   im p r o v in g   o v er al d iag n o s is   ac cu r ac y .   Sig n if ica n p r o g r ess   h as  b ee n   r ec o r d e d   in   th u s o f   im ag in g   tech n o lo g y   in   m ak i n g   d iag n o s is   an d   o th e r   clin ical  d ec is io n s .   B ec au s th ey   ar e   wid ely   av ailab le   an d   n o n - in v asiv e,   ch est  X - r ay s   ar e   v ital  f o r   ass ess in g   lu n g - r elate d   d is ea s es,  an d   am o n g   o th er   t ec h n o lo g ies,  X - r ay s   ar wid el y   p o p u lar   b ec a u s th ey   ar r ea d ily   av ailab le  ev e n   in   r u r al  ar ea s ,   th u s   m ak in g   i ea s y   to   o b tain   s ca n s   [ 1 1 ] .   T h ese  s ca n s   h av b ee n   u s ed   to   d iag n o s s ev er al  lu n g - r elate d   d is ea s es,  s u ch   as  C OV I D - 19   [ 1 2 ] [ 1 3 ] .   Dee p   co n v o lu tio n al  n e u r al  n etwo r k s   ( DC NN)   ar c r itical  f o r   au to m atin g   a n d   s im p lify in g   th e   d iag n o s is   o f   lu n g   illn ess es.  I is   o n o f   th tactics  u s ed   in   m ed icin to   s o lv e   p r o b lem s .   d ee p   co n v o lu tio n al  n eu r al  n etwo r k   is   ty p o f   d ee p   lear n i n g   m o d el  th at   ca n   h an d le  p ictu r r ec o g n itio n   t ask s   well  d u to   its   ab ilit y   to   lear n .   T h is   m o d el  ca n   also   ex tr ac th h ier ar ch al  ch ar ac ter is tics   f r o m   r aw  p ictu r d ata;  h en ce ,   DC NN s   h av b ec o m v alu ab le  to o in   m ed ical  im a g an aly s is .   T h ar tific ial  n eu r a n etwo r k   b e h av es  si m ilar ly   to   h u m an   in   th at  i m im ics  th s tr u ctu r an d   f u n ctio n   o f   th h u m an   co r tex ,   a llo win g   it  to   lear n   co m p licated   p atter n s   f r o m   co ll ec tio n s   o f   m e d ical  p ictu r es.  T h in itial  lay er s   o f   th DC NN  d etec f u n d am en tal   elem en ts   s u ch   as  ed g es  an d   f o r m s .   Su b s eq u en lay er s   in teg r ate  th ese  tr aits   to   r ec o g n is m o r co m p lex   p atter n s ,   r esu ltin g   in   o b ject  r ec o g n itio n .   I n   m e d ical  im ag in g ,   DC NNs  ex am in ch est  X - r ay s   to   d is co v er   p atter n s   an d   an o m alies  an d   u tili s th i s   to   d iag n o s d is ea s e s   s u ch   as  tu b er cu lo s is   an d   lu n g   o p a city .   Sev e r al   DC NN  m o d els  h av e   b ee n   b u i lt   an d   tr ai n ed   t o   r ec o g n ize   lu n g   illn ess es  f r o m   ch est  X - r a y s .   C h ex Net,   well - k n o wn   m o d el  d ev elo p ed   b y   a   team   at  Stan d f o r d   Un iv e r s ity ,   was  tr ain ed   o n   a   h u g e   d ataset  to   d iag n o s s ev er al  lu n g   d is ea s es   [ 1 4 ] [ 1 6 ] .   T h C h e x Net  m o d el  em p lo y s   f o r m   o f   DC NN  ar ch itectu r ca lled   Den s eNe t.  Sev er al  o th er   ex am p les  o f   DC NN  m o d els   h av ex h ib ited   g r ea ac cu r ac y ,   f r eq u e n tly   s u r p ass in g   s tan d ar d   d iag n o s tic  m eth o d s   a n d   g iv in g   a   v ital  s e co n d   o p in i o n .   Desp ite  th e   ex c ellen ac cu r ac y   g ai n ed   in   t h s tu d y ,   th e   ch allen g e   with   DC NN  r em ain s   th at  it ta k es m u ltip le  im ag es a n d   a   lo n g   tr ain in g   tim e   e v en   with   GP s u p p o r t [ 1 7 ] [ 1 8 ] .   T r an s f er   lear n in g   is   m ac h i n lear n in g   tech n i q u f o r   im ag class if icatio n   th at  u s es  th i n f o r m atio n   o b tain ed   f r o m   tr ain i n g   m o d el  o n   o n jo b   to   e n h an ce   p er f o r m an c o n   an o th er ,   b u r elate d   task .   I is   ad v an tag e o u s   wh en   th tar g et  task   h as  lim ited   tr ain in g   d ata,   s in ce   it  all o ws  th m o d el   to   b en ef it  f r o m   th r ic h   f ea tu r e   r ep r esen tatio n s   lear n t o n   b i g g er   d ataset.   T r an s f er   le ar n in g   h as  e m er g ed   as  a   v ital  tech n iq u e   in   m ed ical  im ag in g ,   e n ab lin g   s ig n if ican p er f o r m an ce   in cr ea s es  in   task s   lik a s   d is ea s d etec t io n ,   o r g a n   s eg m en tatio n ,   a n d   m ed ical  im ag ca teg o r is atio n .   T r a n s f er   lear n i n g ,   b y   u s in g   p r e - tr ain ed   m o d e ls   co n s tr u cted   o n   l ar g e - s ca le  d atasets   f r o m   b r o ad   d o m ain s ,   s u c h   as  n atu r al   p h o t o s   o r   o th e r   m e d ical  d atasets ,   g r ea tly   d ec r ea s es  th r e q u ir em e n f o r   b ig ,   lab elled   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  3 9 ,   No .   1 ,   Ju ly   20 25 :   4 1 0 - 4 2 4   412   m ed ical  d atasets ,   wh ich   ar e   f r eq u en tly   co s tly   an d   tim e - co n s u m in g .   T h is   ap p r o ac h   s ig n if ican tly   ac ce ler ates   th tr ai n in g   p r o ce s s ,   esp ec ially   f o r   task s   with   lim ited   d ata.   T r an s f er   lear n in g   o f ten   lead s   to   b etter   r esu lts   o n   th n ew  task   th an   tr ain in g   f r o m   s cr atch ,   an d   it  h elp s   m in im ize  co m p u tatio n al  co s ts ,   as  tr ain in g   f r o m   s cr atch   ca n   b r eso u r ce   in ten s iv e.   I n   r ec e n s tu d y   L o ey   el  a t.   [ 1 9 ]   p r o p o s ed   u s in g   a   g en er ati v ad v er s ar ial  n etwo r k   ( GAN)   with   d ee p   tr an s f er   lear n in g   to   d etec C OVI D - 1 9   in   ch est  X - r ay   im a g es,  o v er c o m in g   th lack   o f   d atasets   b y   s y n th esis in g   n ew  im ag es.  T h e   d ataset  co n tain ed   3 0 7   p h o to g r ap h s   f r o m   f o u r   clas s es.  T h r ee   d ee p   tr an s f er s   m o d els - Alex Net,   Go o g L eNe t,  a n d   R esNet1 8 - wer in v esti g ated   t o   m i n im is e   co m p lex ity   an d   ex ec u tio n   tim e.   T h s tu d y   in v esti g ated   th r ee   s ce n ar io s   with   v ar y in g   class   n u m b e r s .   T esti n g   ac cu r ac y   was  th k ey   m etr ic,   with   Go o g L eNe ac h iev in g   t h h ig h est  ac cu r ac y   o f   8 0 . 6 ( f ir s t   s ce n ar io ) ,   8 5 . 2 ( s ec o n d   s ce n ar io ) ,   an d   1 0 0 ( th ir d   s ce n ar io ) .   T h is   r esear ch   Ma lik   et   a l.   [ 2 0 ]   h ig h lig h ted   t h g r o win g   im p o r tan ce   o f   m e d ical  im ag in g ,   p ar ticu lar ly   ch est  X - r ay s ,   i n   h ea lth ca r e.   R esear ch er s   u tili ze d   c h est  X - r ay   d atasets   to   d e v elo p   AI   m o d els  th at  ca n   ac cu r ately   d etec C OVI D - 1 9 ,   p n eu m o n ia,   an d   h ea lth y   ca s es.  Ad v an ce m en ts   in   tech n o lo g y   h av s ig n if ican tly   im p r o v e d   th e   ac cu r ac y   an d   e f f icien cy   o f   m ed ical   d iag n o s es,  m ak in g   th ese  im a g in g   tec h n iq u es  c r u cial  f o r   d is ea s d etec tio n   an d   clin ica d ec is io n - m ak in g .   I n   a d d iti o n ,   Sh ib ly   et  a l.  [ 2 1 ]   o b tain ed   class if i ca tio n   ac cu r ac y   o f   9 7 . 3 6 %,  a   s en s itiv ity   o f   9 7 . 6 5 %,  an d   p r ec is i o n   o f   9 9 . 2 8 in   id e n tify in g   p er s o n s   im p ac ted   b y   C OVI D - 1 9 ,   h ig h lig h tin g   th p o ten tial  o f   th ese  m eth o d o l o g ies  to   h elp   h ea lth ca r p r o f ess io n als  v alid ate  th eir   ev alu atio n s .   T h c o n tr ib u tio n   o f   th is   s tu d y   in clu d es th f o llo win g     C o llected   h y b r id   ch est  X - r ay   im ag es  f o r   lu n g   o p ac ity ,   C OVI D - 1 9 ,   v ir al  p n eu m o n ia,   b ac te r ial  p n eu m o n ia,   h ea lth y   in d i v id u als an d   t u b er c u lo s is .       I m p r o v ed   c h est  r ad io g r ap h y   a n aly s is   b y   d ev elo p in g   m o d el  f o r   lu n g   illn ess es  u s in g   s ev er al  s o u r ce s   o f   X - r ay   im ag es.     I n teg r ated   t h cr ea ted   m o d el  i n to   th T eleg r am   co n v er s atio n   b o t a n d   web   ap p licatio n .       2.   M E T H O D     T im ely   an d   ac cu r ate  id en tifi ca tio n   o f   in f ec tio u s   lu n g   d is o r d er s   is   cr u cial  f o r   p r o v i d in g   ef f ec tiv p atien ca r a n d   m a n ag in g   t h ese  co n d itio n s .   W h ile  ch est  X - r ay s   o f f er   a n   ac ce s s ib le  an d   co s t - ef f ec tiv ap p r o ac h   f o r   i n itial  ev alu atio n ,   co n v en tio n al  d iag n o s tic  tech n iq u es  lar g ely   d ep en d   o n   th ex p er tis o f   r ad io lo g is ts ,   wh ich   ca n   b s u b jectiv an d   tim e - co n s u m in g .   Fig u r 1   g iv es  th f r a m ewo r k   o f   th C NN  m o d el   d ev elo p e d   f r o m   d ata  ac q u is itio n   to   m o d el  ev al u atio n .           Fig u r 1 .   C o n ce p tu al  f r a m ewo r k   o f   t h d e v elo p ed   m o d el       I n   th is   wo r k ,   s am p le  im ag es  o f   lu n g   d is ea s es  wer tak en   f r o m   ex is tin g   Kag g le  r ep o s ito r y   [ 2 2 ] ,   [ 2 3 ]   an d   p u b lis h ed   jo u r n als   [ 2 4 ] [ 2 6 ]   a n d   th d atasets   ar g r o u p ed   in to   th r ee .   T h e   f ir s t g r o u p   o f   d atasets   was  f r o m   p u b lis h ed   wo r k   [ 2 1 ]   wh ic h   was  also   m ad av ailab le  o n   K ag g le  [ 2 3 ]   an d   it  h as  3 , 6 1 6   r ay   im ag es  o f   c h ests   in f ec ted   b y   C OVI D - 1 9   c o n tai n in g   6 , 0 1 2   im ag es  o f   lu n g   o p ac ity   an d   r ay   im a g es  o f   1 0 , 1 9 2   n o r m al  ( n o n - in f ec ted )   c h ests .   T h s ec o n d   g r o u p   o f   d atasets   co n tain   im ag es  o f   ch ests   r ay   in f ec ted   b y   tu b e r cu lo s is   d is ea s es  with   3 , 5 0 0   ch est  im a g es   [ 2 2 ] [ 2 3 ] .   T h e   th ir d   g r o u p   o f   d atasets   u s ed   in   th is   wo r k   was  o b tain e d   f r 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:   2502 - 4 7 5 2       C la s s i fica tio n   mo d el  fo r   in fectio u s   lu n g   d is ea s es u s in g     ( K en n ed Oko k p u jie )   413   Kag g le  r ep o s ito r y   a n d   a   p u b l is h ed   wo r k .   So ,   a   to tal  o f   1 9 , 0 0 0   im a g d atasets   wer em p lo y ed ,   w h ich   wer e   d iv id ed   i n to   f i v ch est  p ictu r g r o u p s C OVI D - 1 9 ,   l u n g   o p ac ity ,   T B ,   p n eu m o n ia,   a n d   n o r m al  c h est.  E ac h   g r o u p   h as  3 , 8 0 0   d ata  s am p les.  As   with   v iab le  m ac h in lear n in g   tech n iq u e,   th to tal  d at asets   wer d iv id ed   in to   7 5   f o r   th tr ain in g ,   2 0   f o r   th test in g   an d   5 f o r   th v alid atio n   o f   th n ew  m o d el.   T h d is tr ib u tio n   o f   th ese  d atasets   f u r th er   s h o wn   in   T ab le  1 .       T ab le  1 .   Descr ip tio n   o f   d ataset   C l a s ses   To t a l   n u m b e r   o f   C X I   Tr a i n i n g   se t   V a l i d a t i o n   se t   Te st i n g   s e t   Tu b e r c u l o s i s   3 8 0 0   3 0 4 0   3 2 0   3 2 0   P n e u mo n i a   3 8 0 0   3 0 4 0   3 2 0   3 2 0   Lu n g   o p a c i t y   3 8 0 0   3 0 4 0   3 2 0   3 2 0   C O V I D - 19   3 8 0 0   3 0 4 0   3 2 0   3 2 0   N o r mal   3 8 0 0   3 0 4 0   3 2 0   3 2 0       T h b atch   n o r m alis atio n   alg o r ith m   f r o m   k er as  T en s o r Flo w   was  u s ed   to   n o r m alis th i n p u d ata   b ef o r p r ep r o ce s s in g   th d atas et.   E ac h   f ea tu r in   th i n p u a r r ay   is   n o r m alis ed   to   r an g o f   v alu es  b etwe en   0   an d   1   af te r   r em o v in g   th e   m ea n   v alu f r o m   th a r r ay   a n d   d i v id in g   th s tan d ar d   d ev iatio n   o f   th f ea tu r es  ac r o s s   th b atch   o f   d ata.   T o   im p r o v th p e r f o r m an ce   a n d   r eliab ilit y   o f   th e   m o d el,   th e   two   p ar am eter s   o f   b atch   n o r m aliza tio n   n am el y th s ca le  f ac to r   (γ)   an d   s h if f ac to r   ( β)   p ar am eter s   wer n o r m alize d   d u r in g   th d a ta   tr ain in g .   T h r ee   c u ttin g - ed g p r e - tr ai n e d   n etwo r k   ar ch itectu r es,   Mo b ileNetV3 ,   R esNet5 0 ,   an d   I n c ep tio n V3 ,   wer em p lo y ed   to   e x tr ac d ee p   f ea tu r es  f r o m   th c h est  X - r ay   d ataset.   T h ese  n etwo r k   m o d els  wer f ir s p r e - tr ain ed   u s in g   t h I m a g eNe d ataset,   wh ich   co m p r is es  o n m illi o n   p ictu r es  f r o m   1 0 0 0   cl ass if icatio n s .   I n   th is   s tu d y ,   th c h est  X - r ay   p ictu r e s   wer in p u s ep ar atel y   in to   e ac h   o f   th p r e - tr ain e d   n etwo r k s   to   ex tr ac f ea tu r e   v ec to r s   f r o m   th e   f u lly   co n n ec t ed   lay er s .   All  tr ai n in g   a n d   im p lem en tatio n   t o o k   p la ce   in   th J u p y ter   No teb o o k   en v ir o n m en t,   u s in g   Py t h o n   a s   th p r o g r a m m in g   lan g u ag e.   T h e   Mo b ileNetV3 ,   R esNet5 0 ,   an d   I n ce p tio n V3   m o d els  wer d ev elo p ed   u s in g   th T en s o r Flo 2 . 0   Ker as  f r am ewo r k ,   with   tr ain in g   an d   ex p er im en tatio n   d o n e   o n   th Go o g le  C o llab   p latf o r m.   I n   ad d itio n ,   th v a r io u s   d atasets   u s ed   in   th is   wo r k   wer p r ep r o ce s s ed   to   co m m o n   s ize  o f   2 2 4   b y   2 2 4   p ix el  f o r   Mo b ileNetV3   a n d   R esNet5 0   m o d els,  2 9 9   b y   2 9 9   p ix els  f o r   t h I n ce p tio n   V 3   Mo d el.   tr an s f er   lear n in g   a p p r o ac h   was  em p lo y ed   with   t h Mo b ileNetV3 ,   R esNet5 0   an d   I n ce p tio n V3   m o d els  as  b ase  m o d els,   all  o f   th ese  wer f in e   tu n e d   to   ad o p th ch est  r ay   d atasets ,   an d   v iew  o f   t h is   co n ce p is   s h o wn   in   Fig u r e   2 .   T h f ea tu r ex tr ac tio n s   f r o m   th d atasets   an d   its   f in tu n in g   b y   th tr an s f er   lear n in g   m e th o d s   h elp s   in   th e   p er f o r m an ce   im p r o v e m en t.   T h m o d el  was  tr ain ed   f o r   ea ch   m o d el' s   f iv s u b class   c lass if icatio n s   ( tu b er cu lo s is ,   C OVI D - 1 9 ,   p n eu m o n ia,   an d   lu n g   o p ac ity )   an d   f o u r   s u b class   class if ica t io n s   ( C OVI D - 1 9 ,   p n e u m o n ia,   lu n g   o p ac ity ,   an d   T B ) .   E ac h   m o d el  h as  b atch   s ize  o f   6 4 ,   d r o p o u o f   0 . 6 ,   lear n in g   r ate  o f   0 . 0 0 1 ,   g lo b al  av er ag p o o lin g ,   an d   p r ec is class if icatio n   u s in g   th Ad am   o p tim is er .   Fig u r 2   s h o ws th tr an s f er   lear n in g   p ath way .           Fig u r 2 .   T r an s f er   lear n in g   p ip elin e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  3 9 ,   No .   1 ,   Ju ly   20 25 :   4 1 0 - 4 2 4   414   T h m o d els  wer ev alu ated   b a s ed   o n   f o u r   cr iter ia:  ac cu r ac y ,   r ec all,   p r ec is io n ,   s p ec if icity ,   an d   th F1   s co r e.   T h ey   a r d escr ib e d :       =  +   +  +  +                                                                                        ( 1 )       =  +   +                                                                                                                                    ( 2 )       =   +                                                                                                                                                  ( 3 )     1    = 2      +                                                                                        ( 4 )     wh er e:  T P is   tr u p o s itiv e ,   T N   is   tr u n eg ativ e ,   FN is  f alse n eg ativ e ,   an d   FP   is   f alse p o s itiv e .       3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N     3 . 1 .     Resul t s   T h h ig h e r   th d iag o n al  v alu es  in   th co n f u s io n   m atr ix ,   th m o r ac cu r ate  t h m o d el' s   p r ed ictio n s   wer e;  co n v er s ely ,   t h lo wer   th o f f - d iag o n al  v alu es,  th e   less   f r eq u en tly   th e   m o d el   m is class if ied   th d ata.   T h e   co n f u s io n   m atr ix   c o m p r e h en s iv ely   ev alu ates  th m o d el' s   class if icatio n   p er f o r m a n ce   in   all  class es.  T h is   s h o ws   th s tr en g th s   an d   wea k n ess es o f   th class if icatio n   m o d el  w h ile  p r ed ictin g   lu n g   d is ea s e.     3 . 1 . 1 .   3 - s ub cla s s   cla s s if ica t io n m o dels     T h is   s ec tio n   ex p lo r es  th I n ce p tio n V3 ,   R esNet - 5 0   an d   Mo b ileNetV3   p er f o r m an ce s   f o r   tr a in in g   an d   v alid atio n   o f   lo s s es ,   ac cu r ac ies   an d   as  wel as   co n f u s io n   m atr ix   v is u ali s in g   o n   3 - s u b cl ass   ef f ec tiv en ess   in   class if y in g   p u lm o n a r y   d is ea s es f r o m   X - r ay s   in   a   3 - s u b class   s ce n ar io   ( C OVI D - 1 9 ,   n o r m al  an d   tu b e r cu lo s is )   as  d ep icted   F ig u r es  3 - 5.   As  s h o wn   in   Fig u r es  3 ( a ) ,   4 ( a) ,   an d   5 ( a) ,   I n ce p tio n V3   ac h iev es  an   im p r ess iv o v er all   ac cu r ac y   o f   9 3 %,   in d icatin g   it  co r r ec tly   class if ied   9 3 o f   th s am p les.  Ma c r o   a n d   weig h ted   a v er ag es  f o r   p r ec is io n ,   r ec all,   an d   F1 - s co r all  r ea ch   0 . 9 3 ,   s u g g esti n g   s tr o n g   p er f o r m a n ce   ac r o s s   all  clas s es,  ev en   ac co u n tin g   f o r   p o te n tial c lass   im b alan ce s .   Firstl y ,   th C O VI D   class   h as th lo west   s co r ( 8 8 % p r ec is io n ,   9 5 r ec all,   an d   9 1 F1 - s co r e) i n d icatin g   th at  th m o d el  m a y   h av s o m d if f icu lty   in   ac cu r ately   class if y in g   C OVI D   ca s e s   co m p ar ed   to   th o th er   class es.  T h en ,   th n o r m al  class   ac h iev ed   m o d er atel y   h ig h   s co r es  ( 9 3 %   p r ec is io n ,   8 9 r ec all,   an d   9 1 F1   s co r e) ,   in d icatin g   th at  t h m o d el  ca n   r ea s o n ab ly   id e n tify   n o r m al  ca s es.     Fin ally ,   th T u b er c u lo s is   class   h as th h i g h est ( 9 9 % p r ec is io n ,   9 5 % r ec all,   an d   9 7 % f 1 - s co r e) ,   s u g g esti n g   th at   th m o d el  m ay   h a v s o m ch a llen g es  ac cu r ately   class if y in g   n o r m al  ca s es  d u to   s u b tle  v ar iatio n s   with in   th is   ca teg o r y .   Fig u r es  3 ( b ) ,   4 ( b ) ,   an d   5 ( b )   s h o th at  o n   th e   3 - s u b class   class if icatio n   task ,   R esNet5 0   p er f o r m s   im p r ess iv ely .   W ith   an   o v e r all  ac cu r ac y   o f   9 1 %,  th m o d el   co r r ec tly   i d en tifie s   9 1 o f   t h s am p les  in   th e   d ataset.   T h p r ec is io n ,   r ec all,   an d   F1 - s co r e   m ac r o   an d   weig h ted   av er a g es  all  s u r p ass   0 . 9 1 ,   in d icatin g   s tr o n g   p er f o r m an ce   in   al class es.  T h weig h ted   a v er ag also   co r r e cts  f o r   an y   p o ten tial  im b alan c es  in   class .   C OVI D - 1 9 w ith   s co r es  o f   9 2 p r ec is io n ,   9 7 r ec all,   an d   9 4 F1 - s co r e,   th e   m o d el  p e r f o r m s   ex ce p tio n ally   well  i n   id en tify in g   C OVI D - 1 9   in s tan c es.  lu n g   o p ac ity w ith   8 9 % p r e ci s io n ,   9 0 % r ec all,   an d   9 0 % F1 - s co r e,   th m o d el  p er f o r m s   well  in   lu n g   o p ac ity   s itu atio n s .   n o r m al:  w ith   9 2 p r ec is io n ,   8 7 r ec all,   an d   8 9 F1 - s co r e,   t h m o d el  p er f o r m s   th s ec o n d   wo r s o n   n o r m al  ca s es.  T h is   s u g g ests   s o m ch allen g es  in   d is tin g u is h in g   s u b tle  va r iatio n s   with in   th is   ca teg o r y .   Mo b ileNetV3   r esu lts   f o r   3 - s u b class   class if icatio n   ar s h o wn   in   Fig u r es  3 ( c ) ,   4 ( c) ,   an d   5 ( c) .   T h e   o v er all  ac c u r ac y   o f   9 0 in d icate s   th at  th e   m o d el   co r r ec tly   c lass if ied   9 0 o f   th e   s am p les  i n   th e   d ataset.   B o th   m ac r o   an d   weig h te d   av er ag p r ec is io n ,   r ec all,   an d   F1 - s co r ar all  0 . 9 0 ,   s u g g esti n g   g o o d   av er a g e   p er f o r m an ce   ac r o s s   all  class es,  with   th e   weig h ted   av e r a g e   ad d itio n ally   ac co u n tin g   f o r   p o ten tial  class   im b alan ce s .   Firstl y ,   th m o d e p er f o r m ed   well  o n   C OVI D - 1 9   class if ic atio n   with   s co r es  o f   9 5 p r ec is io n ,   9 2 r ec all,   an d   9 3 F1 - s co r e .   T h is   s u g g ests   g o o d   ab ilit y   to   id en tify   C OVI D - 1 9   ca s es.  Seco n d ly ,   t h lu n g   o p ac ity   class   ac h iev e d   m o d e r a tely   h ig h   s co r es ( 8 6 %   p r ec is io n ,   8 9 r ec all,   an d   8 8 F1   s co r e ) ,   d em o n s tr atin g   th m o d el' s   ca p ab ilit y   to   id en tify   lu n g   o p ac ity   ca s es  with   r ea s o n ab le  ac c u r ac y .   Fin ally ,   th m o d el' s   p er f o r m an ce   in   th n o r m al  cla s s   wa s   th s ec o n d   lo west  ( 8 9 p r ec is io n ,   8 8 r ec all,   an d   8 8 F1   s co r e ) .   T h is   in d icate s   s o m ch allen g es  in   ac cu r ately   class if y in g   n o r m al  ca s es,  p o ten tially   d u to   s u b tl v ar iatio n s   with in   th is   ca teg o r y .       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:   2502 - 4 7 5 2       C la s s i fica tio n   mo d el  fo r   in fectio u s   lu n g   d is ea s es u s in g     ( K en n ed Oko k p u jie )   415         ( a)   ( b )   ( c)     Fig u r 3 .   C h ar v is u alizin g :   ( a )   I n ce p tio n V3 ,   ( b )   R esNet - 50 ,   an d   ( c)   Mo b ileNetV3   p er f o r m an ce s   f o r   tr ain i n g   an d   v alid atio n   lo s s es o n   3   Su b class             ( a)   ( b )   ( c)     Fig u r 4 .   C h ar v is u alizin g : ( a )   I n ce p tio n V3 ,   ( b )   R esNet - 50 ,   an d   ( c)   Mo b ileNetV3   p er f o r m an ce s   f o r   tr ain i n g   an d   v alid atio n   ac cu r ac ies o n   3   Su b class             ( a)   ( b )   ( c)     Fig u r 5 .   C o n f u s io n   m atr i x   v i s u alizin g : ( a)   Mo b ileNetV3 ,   ( b )   R esNet - 5 0   an d   ( c)   I n ce p tio n V3   p er f o r m a n ce s   o n   C lass if y in g   3   Su b class es       3 . 1 . 2 .   4 - Su bcla s s   cla s s if ica t io n m o dels   T h is   s ec tio n   ex p lo r es  th I n ce p tio n V3 ,   R esNet - 5 0   an d   Mo b ileNetV3   p er f o r m an ce s   f o r   tr a in in g   an d   v alid atio n   o f   lo s s es ,   ac cu r ac i es   an d   as  well  as  co n f u s io n   m atr ix   v is u alizin g   o n   4   Su b cl ass   ef f ec tiv en ess   in   class if y in g   p u lm o n ar y   d is ea s es  f r o m   X - r ay s   i n   a   4 - s u b class   s ce n ar io   ( C OVI D - 1 9 ,   l u n g   o p ac ity ,   n o r m al   an d   tu b er cu lo s is )   as  d ep icted   Fig u r es  6 - 8.   As  s h o wn   in   Fig u r es  6 ( a) ,   7 ( a) ,   an d   8 ( a) ,   t h ev alu atio n   r esu lts   r ev ea Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  3 9 ,   No .   1 ,   Ju ly   20 25 :   4 1 0 - 4 2 4   416   p r o m is in g   p e r f o r m an ce   f r o m   th I n ce p tio n V 3   m o d el  o n   4 - s u b class   clas s if icatio n .   T h o v er all  ac cu r ac y   o f   0 . 8 9   in d icate s   th at   th m o d el  co r r ec tly   class if ied   8 9 o f   th s am p les.  B o th   m ac r o   a n d   weig h ted   a v er ag es  f o r   p r ec is io n ,   r ec all,   an d   F1 - s co r e   ar all  0 . 8 9 ,   wh ich   s u g g ests   t h at  th m o d el  p er f o r m s   well  o n   av er a g ac r o s s   all  class es.  Firstl y ,   th C OVI D   class   h as  th lo we s s co r ( 8 9 p r ec is io n ,   8 3 r ec all,   an d   8 6 F1 - s co r e) ;   in d icatin g   th at  th m o d el  m a y   h av s o m d if f icu lty   in   ac c u r ately   class if y in g   C o v id   ca s es  co m p ar ed   to   t h o th er   class es.  Seco n d ly ,   th lu n g   o p ac ity   class   h ad   th f o llo win g   s co r es:  8 9 p r ec is io n ,   8 3 r ec all   an d   8 6 %   F1 - s co r e.   T h en ,   th n o r m al  cl ass   ac h iev ed   m o d er ately   h ig h   s co r es  ( 9 3 p r ec is io n ,   8 9 r ec all,   an d   9 1 F1   s co r e) ,   in d icatin g   t h at  th e   m o d el  ca n   r ea s o n ab ly   id en tif y   n o r m al  ca s es.  Fin ally ,   th e   T u b er c u lo s is   class   h as  th h ig h est  ( 9 7 p r ec is io n ,   9 6 r ec all,   an d   9 6 f 1 - s co r e) ,   s u g g esti n g   th at  th m o d el  m ay   h av s o m ch allen g es   ac cu r ately   class if y in g   n o r m al  ca s es d u to   s u b tle  v ar iatio n s   with in   th is   ca teg o r y .     Fig u r es  6 ( b ) ,   7 ( b ) ,   a n d   8 ( b )   s h o th 4 - s u b class   class if icatio n   R esNet - 5 0   task ,   with   a n   o v er all  a cc u r ac y   o f   9 1 %,  wh ich   in d ic ates  th at  th m o d el   co r r ec tly   class if ied   s ig n if ican p o r tio n   o f   th s am p les  in   th d ataset.   B o th   m ac r o   an d   w eig h ted   av er a g es  f o r   p r ec is io n ,   r ec all  an d   F1 - s co r r ea ch   0 . 9 3 ,   s u g g esti n g   g o o d   av er ag p er f o r m a n ce   ac r o s s   all  class e s .   T h weig h ted   av er ag ad d itio n ally   co n f ir m s   th is   with   p o ten tial  class   im b alan ce s   co n s id er ed .   Firstl y ,   th C OVI D - 1 9   class if icati o n   s co r es  wer 9 8 p r ec is io n ,   9 2 r ec all,   an d   9 5 F1 - s co r e.   T h is   s u g g ests   g o o d   a b ilit y   to   id en tify   C OVI D - 1 9   ca s es.  T h ir d ly ,   th e   lu n g   o p ac ity   class   ac h iev ed   m o d er ately   h ig h   s co r es  ( 9 2 p r ec is io n ,   9 0 r ec all,   an d   9 1 F1 - s co r e) ,   d em o n s tr atin g   th m o d el' s   ca p ab ilit y   to   id en tify   lu n g   o p a city   ca s es  w ith   r ea s o n ab le  ac cu r ac y .   Fo u r t h ly ,   th n o r m al  class   wa s   th s ec o n d   lo west  ( 8 8 p r ec is io n ,   9 2 r ec all,   an d   9 0 F1 - s co r e) .   T h is   in d icate s   s o m ch alle n g es  in   ac cu r atel y   class if y in g   n o r m al  ca s es,  p o t en tially   d u e   to   s u b tle  v a r iatio n s   with in   th is   ca teg o r y .   Fin al ly ,   th e   tu b er c u lo s is   class   ac h iev ed   th h ig h est  s c o r es  ( 9 7 p r ec is io n ,   1 0 0 r ec all,   an d   9 8 F1 - s co r e) ,   d is p lay in g   t h m o d el' s   ef f ec tiv en ess   in   id en tif y in g   tu b er cu lo s is   ca s es.  T h e v alu atio n   r esu lts   d em o n s tr ate  p r o m is in g   p er f o r m an ce   f r o m   th p r o p o s ed   m o d el.   T h o v er all  ac c u r ac y   o f   9 2 in d icate s   th at   th e   m o d el   co r r ec tly   class if ied   a   s ig n if ican t   p o r tio n   o f   th e   s am p les  in   th d ataset.   B o th   m ac r o   an d   weig h ted   av er a g es  f o r   p r ec is io n ,   r ec all  an d   F1 - s co r r ea ch   0 . 9 2 ,   s u g g es tin g   g o o d   av er a g p e r f o r m a n ce   ac r o s s   all  class es.  T h e   weig h ted   av er ag e   ad d itio n ally   co n f ir m s   th is   with   p o ten tial c lass   im b alan ce s   c o n s id er ed .   Mo b ileNetV3   r esu lts   f o r   4 - s u b class   class if icatio n   ar s h o wn   in   Fig u r es  6 ( c) ,   7 ( c) ,   an d   8 ( c) .   T h e   o v er all  ac cu r ac y   o f   9 1 in d i ca tes  th at  th m o d el  co r r ec tly   class if ied   s ig n if ican p o r tio n   o f   th s am p les  in   th d ataset.   B o th   m ac r o   an d   w eig h ted   av er a g es  f o r   p r ec is io n ,   r ec all  an d   F1 - s co r r ea ch   0 . 9 3 ,   s u g g esti n g   g o o d   av er ag p er f o r m a n ce   ac r o s s   all  class e s .   T h weig h ted   av er ag ad d itio n ally   co n f ir m s   th is   with   p o ten tial  class   im b alan ce s   co n s id er ed .   T h C OVI D - 1 9   class if icatio n   s co r es  wer 9 8 p r ec is io n ,   9 2 r ec all,   an d   9 5 F1 - s co r e.   T h is   s u g g ests   g o o d   ab ilit y   to   id en tify   C OVI D - 1 9   ca s es.  T h ir d ly ,   th lu n g   o p a city   class   ac h iev ed   m o d er ately   h ig h   s co r es  ( 9 2 p r ec is io n ,   9 0 r ec all,   an d   9 1 F1 - s co r e) ,   d em o n s tr atin g   th m o d el' s   ca p ab ilit y   to   id en tify   lu n g   o p ac ity   ca s es  with   r ea s o n ab le   ac cu r ac y .   F o u r th ly ,   th n o r m al   class   was  th s ec o n d   lo west  ( 8 8 p r ec is io n ,   9 2 r ec all,   an d   9 0 F1 - s co r e) .   T h is   in d icate s   s o m ch allen g es  in   ac cu r ately   class if y in g   n o r m al   ca s es,  p o ten tially   d u e   t o   s u b tle   v ar iatio n s   with in   th is   c ateg o r y .   Fin ally ,   th t u b er cu l o s is   class   ac h iev ed   th h ig h est  s co r es  ( 9 7 p r ec i s io n ,   1 0 0 r ec all,   an d   9 8 F1   s co r e) ,   s h o wca s in g   th m o d el's  ef f ec tiv en ess   in   id en tify in g   T u b er c u lo s is   ca s es .             ( a)   ( b )   ( c)     Fig u r 6 .   C h ar v is u alizin g : ( a )   I n ce p tio n V3 ,   ( b )   R esNet - 50 ,   an d   ( c)   Mo b ileNetV3   p er f o r m an ce s   f o r   tr ain in g   an d   v alid atio n   lo s s es o n   4 - Su b class         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:   2502 - 4 7 5 2       C la s s i fica tio n   mo d el  fo r   in fectio u s   lu n g   d is ea s es u s in g     ( K en n ed Oko k p u jie )   417         ( a)   ( b )   ( c)     Fig u r 7 .   C h ar t V is u alizin g : ( a )   I n ce p tio n V3 ,   ( b )   R esNet - 5 0   an d   ( c)   Mo b ileNetV3   p er f o r m an ce s   f o r   tr ain i n g   an d   v alid atio n   ac cu r ac ies o n   4 - Su b class           ( a)   ( b )               ( c)     Fig u r 8 .   C o n f u s io n   m atr i x   v i s u alizin g : ( a)   Mo b ileNetV3 ,   ( b )   R esNet - 50 ,   an d   ( c)   I n ce p tio n V3   p er f o r m a n ce s   on  c lass if y in g   4   s u b class es       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  3 9 ,   No .   1 ,   Ju ly   20 25 :   4 1 0 - 4 2 4   418   3 . 1 . 3 .   5 - Su bcla s s   cla s s if ica t io n m o dels   T h is   s ec tio n   ex p lo r es  th I n ce p tio n V3 ,   R esNet - 5 0   an d   Mo b ileNetV3   p er f o r m an ce s   f o r   tr a in in g   an d   v alid atio n   o f   lo s s es,   ac cu r ac ies  as  well  as  co n f u s io n   m a tr ix   v is u alizin g   o n   5 - Su b clas s   ef f ec tiv en ess   in   class if y in g   p u lm o n ar y   d is ea s es  f r o m   X - r ay s   in   5 - s u b class   s ce n ar io   ( b ac ter ial  p n eu m o n ia ,   C OVI D - 1 9 ,   lu n g   o p ac ity ,   n o r m al  an d   t u b er cu l o s is )   as  d ep ic ted   Fig u r es  9 - 11.   As  s h o wn   in   Fig u r es  9 ( a ) ,   1 0 ( a ) ,   an d   1 1 ( a ) ,   th e   ev alu atio n   r esu lts   r ev ea p r o m is in g   p er f o r m a n ce   f r o m   th I n ce p tio n V3   m o d el  o n   5 - s u b class   cla s s if icat io n .   T h ev al u atio n ' s   f in d in g s   s h o th at  th e   I n ce p tio n V3   m o d el  p e r f o r m s   ad m ir a b ly .   T h m o d e p r o p e r ly   id en tifie d   th e   s am p les  with   a n   o v er all   ac cu r ac y   o f   9 0 %.  T h e   m o d el   p er f o r m s   well   a cr o s s   a ll  class es,  with   th e   weig h ted   av er a g co n s id er in g   class   im b alan ce s .   T h m ac r o   an d   weig h ted   av e r ag p r ec is io n ,   r ec all,   an d   F1 - s co r ar all  0 . 9 0 .   Firstl y ,   th e   Pn eu m o n ia  class   ac h iev ed   th h ig h est  s co r es  ( 9 8 p r ec is io n ,   9 8 r ec all  an d   9 8 F1 - s co r e) ,   in d icatin g   th at  th m o d el  ca n   ac c u r ately   i d en tify   Pn eu m o n ia  ca s es.  Seco n d ly ,   t h C OVI D   class   h as  s lig h tly   lo wer   s co r ( 9 1 % p r ec is io n ,   8 4 r ec all   an d   8 8 F1 - s co r e) ,   in d icatin g   th at  th e   m o d el   m ay   h av d if f icu lty   ac c u r ately   class if y in g   C OVI D   ca s e s   co m p ar ed   to   th o th er   class es.  T h ir d ly ,   th lu n g   o p ac ity   class   ac h iev ed   m o d er ately   h i g h   s co r es  ( 8 4 p r ec is io n ,   8 3 r ec all  an d   8 3 %   F1 - s co r e) ,   in d icatin g   th at  t h e   m o d el  ca n   r ea s o n ab ly   id en tif y   lu n g   o p ac ity   ca s es.  Fo u r t h ly ,   th n o r m al  class   h as  th s ec o n d   lo west  ( 8 2 %   p r ec is io n ,   8 6 r ec all  a n d   8 4 f 1 - s co r e) ,   s u g g esti n g   th at   th m o d el  m a y   h a v s o m e   ch allen g es  ac cu r atel y   class if y in g   n o r m al  ca s es  d u t o   s u b tle  v ar iatio n s   with in   th is   ca teg o r y .   Fin ally ,   th e   T u b e r c u lo s is   class   h as  th e   s ec o n d   h ig h est  s co r es  ( 9 5 Pre cisi o n ,   9 8 r ec all,   an d   9 7 f 1 - s co r e) ,   in d icatin g   th at  th m o d el  ca n   ef f ec tiv ely   id en tif y   T u b er cu lo s is   ca s e s .   Fig u r es  9 ( b ) ,   1 0 ( b ) ,   an d   1 1 ( b )   s h o th 5 - s u b class   class i f icatio n   R esNet - 5 0   task th ev alu atio n   r esu lts   r ev ea p r o m is in g   p er f o r m an ce   f r o m   th p r o p o s ed   m o d el.   T h o v er all  ac c u r ac y   o f   0 . 9 3   i n d icate s   th at   th m o d el  co r r ec tly   class if ied   9 3 o f   th s am p les.  B o th   m ac r o   an d   weig h ted   av er a g p r ec is io n ,   r ec all,   an d   F1 - s co r ar all  0 . 9 3 ,   an d   th is   s u g g ests   th at  th m o d el  p er f o r m s   well  o n   av er ag e   ac r o s s   all  class es,  with   th e   weig h ted   a v er ag e   ad d itio n ally   ac co u n tin g   f o r   p o ten tial   c lass   im b alan ce s .   Firstl y ,   th e   Pn eu m o n ia  class   ac h iev ed   t h h ig h est  s co r es  ( 9 9 p r ec is io n ,   9 8 r ec all  an d   9 8 F1 - s co r e) ,   in d icatin g   t h at  th m o d el  ca n   ac cu r ately   id en tif y   Pn eu m o n i ca s es.  Seco n d ly ,   th e   C OVI D   class   h as  s lig h tly   lo wer   s co r ( 8 9 p r ec is io n ,   9 3 r ec all  an d   9 1 F1 - s co r e ) ,   in d icatin g   th at  th m o d el  m ay   h av d i f f icu lty   ac cu r ately   class if y in g   C OVI D   ca s es  co m p ar ed   to   th o th e r   c lass es.  T h ir d ly ,   th lu n g   o p ac ity   class   ac h iev ed   m o d e r ately   h ig h   s co r es  ( 8 6 p r ec is io n ,   8 9 r ec all  an d   8 8 F1 - s co r e) in d icatin g   th at  th m o d el   ca n   r ea s o n ab ly   id en tify   lu n g   o p ac ity   ca s es.  F o u r th ly ,   th n o r m al  class   h as  th s ec o n d   lo west  ( 8 9 p r ec is io n ,   8 4 r ec all  an d   8 6 f 1 - s co r e) ,   s u g g esti n g   th at  th m o d el  m ay   h av e   s o m ch allen g es  ac cu r ately   class if y in g   n o r m al  c ases   d u to   s u b tle   v ar iatio n s   with in   th is   ca teg o r y .   Fin ally ,   th T u b er c u lo s is   cl ass   h as  th s ec o n d   h ig h est  s co r es  ( 9 9 Pre cisi o n ,   1 0 0 % r ec all,   an d   9 9 % f 1 - s co r e) ,   in d icatin g   t h at  th m o d el  c an   ef f ec tiv ely   i d en tify   T u b er c u lo s is   ca s es.     Mo b ileNetV3   r esu lts   f o r   5 - s u b class   C las s if icatio n   ar as  s h o wn   in   Fig u r es  9 ( c ) ,   1 0 ( c ) ,   an d   1 1 ( c ) .   T h o v er all  ac cu r ac y   o f   0 . 9 4   in d icate s   th at  th m o d el  co r r e ctly   class if ied   9 4 o f   th s am p les.  B o th   m ac r o   an d   weig h ted   a v er ag e   p r ec is io n ,   r ec all,   a n d   F1 - s co r a r al 0 . 9 4 ,   a n d   th is   s u g g ests   th at   t h m o d el  p er f o r m s   v er y   well  o n   av e r ag ac r o s s   all  class es,  with   th weig h ted   a v er ag a d d itio n ally   a cc o u n tin g   f o r   p o te n tial  class   im b alan ce s .   Firstl y ,   th Pn eu m o n ia   class   ac h iev ed   t h h ig h est  s co r es   ( 9 8 p r ec is io n ,   9 9 r ec all,   a n d   9 9 F1 - s co r e) ,   in d icatin g   th at  th m o d el  ca n   ac cu r ately   id en tify   Pn eu m o n ia  ca s es.  Seco n d l y ,   th C OVI D   clas s   h as   th s ec o n d - h i g h est  s co r es  ( 9 4 p r ec is io n ,   9 6 r ec all,   a n d   9 5 F1 - s co r e) ,   in d icatin g   th at  th m o d el  ca n   ef f ec tiv ely   class if y   C OVI D   c ases .   T h lu n g   o p ac ity   class   ac h iev ed   m o d er ately   h ig h   s co r es  ( 9 1 p r ec is io n ,   9 0 r ec all,   an d   9 0 F1 - sc o r e) ,   in d icatin g   th at  th m o d el  ca n   r ea s o n ab ly   id e n tify   lu n g   o p ac ity   ca s es.  T h n o r m al  class   h as  th f o u r th - h ig h est  s co r es  ( 9 0 p r ec is io n ,   8 8 r ec all,   an d   8 9 F1 - s co r e) ,   s u g g esti n g   th at  th m o d el  ca n   also   ac cu r atel y   class if y   n o r m al  ca s es.  T h e   T u b er cu l o s is   class   h as  th h ig h est  s co r es  ( 9 9 p r ec is io n ,   9 9 r ec all,   an d   9 9 F1 - s co r e) ,   al o n g   with   th e   Pn eu m o n ia   class ,   in d icatin g   th at  th m o d el   ca n   ex ce p tio n ally   i d en tify   T u b er cu lo s is   ca s es.  T h m o d el  d e m o n s tr ates  ex ce llen o v e r all  p er f o r m an ce ,   with   Pn eu m o n ia  an d   T u b er cu l o s is   class if icat io n s   b ein g   th m o s s u cc ess f u l.  T h m o d el  c an   also   ef f ec tiv ely   class if y   C O VI D ,   lu n g   o p ac ity ,   an d   n o r m al  ca s es,  with   o n ly   m in o r   r o o m   f o r   im p r o v em en t.  Fu r th er   in v esti g atio n   m ig h b e   b en e f ic ial  to   en h an ce   t h m o d el' s   ab ilit y   to   h a n d le  t h m o r c h allen g in g   class es,  s u ch   as n o r m al,   alth o u g h   its   p er f o r m an ce   in   th is   class   is   s til l v er y   h ig h .   Fig u r 1 1 ( a )   d ep icts   th c o n f u s io n   m atr ix   f o r   th Mo b ileNetV3   m o d el' s   f iv e - s u b class   ca teg o r izatio n   o f   lu n g   illn ess es.  Similar ly ,   Fi g u r 1 1 ( b )   e p icts   th co n f u s io n   m atr ix   f o r   t h R esNet5 0   m o d el' s   f iv e - s u b class   ca teg o r izatio n   o f   lu n g   illn es s es.  Fin ally ,   Fig u r 1 1 ( c )   s h o ws  th co n f u s io n   m atr i x   f o r   th I n ce p tio n V3   m o d el' s   f iv e - s u b class   ca teg o r izatio n s   o f   lu n g   illn ess es.  T h ese  co n f u s io n   m atr ices  th o r o u g h ly   s u m m ar is th class if icatio n   p er f o r m an ce   f o r   ea ch   lu n g - r elate d   illn ess   s u b ty p ac r o s s   all  th r ee   m o d el  ar ch i tectu r es.       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:   2502 - 4 7 5 2       C la s s i fica tio n   mo d el  fo r   in fectio u s   lu n g   d is ea s es u s in g     ( K en n ed Oko k p u jie )   419         ( a)   ( b )   ( c)     Fig u r 9 .   C h ar t V is u alizin g : ( a )   I n ce p tio n V3 ,   ( b )   R esNet - 5 0   an d   ( c)   Mo b ileNetV3   p er f o r m an ce s   f o r   tr ain i n g   an d   v alid atio n   lo s s es o n   5 - Su b class             ( a)   ( b )   ( c)     Fig u r 1 0 .   C h ar t V is u alizin g : ( a)   I n ce p tio n V3 ,   ( b )   R esNet - 5 0   an d   ( c)   Mo b ileNetV3   p er f o r m an ce s   f o r   tr ai n in g   an d   v alid atio n   ac cu r ac ies o n   5   Su b class             ( a)   ( b )   ( c)     Fig u r 1 1 .   C o n f u s io n   m atr ix   v is u alizin g : ( a)   Mo b ileNetV3 ,   ( b )   R esNet - 50 ,   an d   ( c)   I n ce p tio n V3   p er f o r m a n ce s   on  c lass if y in g   5   s u b class es       3 . 2     Dis cus s io n   I n   th 3 - s u b class   s ce n ar io ,   R esNet - 5 0   ac h iev ed   th h ig h est  p r ec is io n ,   r ec all,   F1 - s co r e,   an d   ac cu r ac y   at  9 6 %,  9 6 %,  an d   9 6 %,  r esp ec tiv ely .   Mo b ileNetV3   an d   I n ce p tio n V3   also   p er f o r m ed   well,   with   9 0 % a n d   9 3 %   ac r o s s   th v ar io u s   m etr ics.  I n   th 4 - s u b class   s ce n ar io ,   Mo b ileNetV3   o u tp er f o r m e d   th o th er   m o d els,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.