I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.   15 ,   No .   3 ,  J u n e   20 25 ,   p p .   2845 ~ 2 8 5 6   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI :  1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 15 i 3 . pp 2 8 4 5 - 2 8 5 6           2845     J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Dev elo pment of   w a tershed alg o rith m for ide ntif i ca ti o n of  dia betic  r etinopa t hy  bas ed on fun d us ima g es       Su rm a y a nti 1 ,  Su m ij a n 1 ,   Sa if ul B uk ho ri 2   1 D e p a r t me n t   o f   I n f o r mat i c s   M a n a g e m e n t ,   C o mp u t e r   S c i e n c e   F a c u l t y ,   U n i v e r si t a s   P u t r a   I n d o n e s i a   Y P T K ,   P a d a n g ,  I n d o n e s i a   1 D e p a r t me n t   o f   I n f o r mat i o n   Te c h n o l o g y ,   C o m p u t e r   S c i e n c e   F a c u l t y ,   U n i v e r si t a s   P u t r a   I n d o n e s i a   Y P T K ,   P a d a n g ,  I n d o n e s i a   2 D e p a r t me n t   o f   I n f o r mat i o n   Te c h n o l o g y ,  U n i v e r si t a s   Jem b e r ,   Jem b e r ,   I n d o n e s i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   No v   2 6 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Ma r   1 2 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   Ma r   2 0 ,   2 0 2 5       Dia b e ti c   re ti n o p a th y   (DR)  is  a   se rio u s  c o m p li c a ti o n   o f  d iab e tes   th a t  c a n   lea d   to   b li n d n e ss   if  n o t   d e tec ted   e a rly .   Th is  re se a rc h   p re se n ts  a   n o v e l  m e th o d   f o r   th e   i d e n ti fica ti o n   o f   DR  u sin g   fu n d u s  ima g e s,  e m p lo y i n g   th e   Wate rsh e d   Alg o rit h m   fo r  a c c u ra te  ima g e   se g m e n tatio n   a n d   th e   g ra y   lev e l  c o - o c c u rre n c e   m a tri x   (G LCM )  fo r  tex t u re   fe a tu r e   e x trac ti o n .   Th e   ima g e   p ro c e ss in g   p i p e li n e   in v o lv e s  se v e ra l  sta g e s,  i n c lu d i n g   g ra y sc a le  c o n v e rsio n ,   n o ise   re d u c ti o n   th ro u g h   G a u ss ian   a n d   m e d ian   fil ters ,   a n d   Otsu ' s  th re sh o l d in g   t o   i so late   k e y   fe a tu re s  su c h   a s  re ti n a l  les io n s .   Th e   wa ters h e d   a lg o rit h m   is  a p p li e d   t o   d e li n e a te  th e   b o u n d a ries   o f  a b n o rm a l  re g io n s,  wh i le  th e   G LCM   m e th o d   e x trac ts  tex tu re   fe a tu re s  li k e   c o n t ra st,  c o rre latio n ,   e n e rg y ,   a n d   h o m o g e n e it y ,   wh ich   a re   e ss e n ti a l  f o r  d iag n o sin g   re ti n a l  a b n o rm a li ti e s.   Th e   p ro p o se d   a p p ro a c h   d e m o n stra tes   a   h ig h   a c c u ra c y   ra te  o f   9 2 % ,   su c c e ss fu ll y   i d e n ti f y in g   a b n o rm a li ti e s  i n   4 6   o u t  o f   5 0   f u n d u s  ima g e s.  T h e   m e th o d   s h o ws   s ig n ifi c a n t   p o ten ti a l  f o r  e n h a n c i n g   e a rly   d e tec ti o n   o f   DR,  p ro v i d in g   a c c u ra te  se g m e n tatio n   a n d   tex t u re   a n a ly s is,  m a k in g   it   a   v a l u a b le  t o o l  f o r  m e d ica l  p ro fe ss io n a ls i n   d iag n o si n g   re ti n a l  d ise a se s.   K ey w o r d s :   Diab etic  r etin o p ath y   E x tr ac tio n   m eth o d   Fu n d u s   im ag e   I d en tific atio n   W ater s h ed   alg o r ith m   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Su r m ay an ti   Dep ar tm en t o f   I n f o r m atics M an ag em en t,  Facu lty   o f   C o m p u t er   Scien ce ,  Un iv er s itas   Pu tr a  I n d o n esia Y PTK  Pad an g   2 5 2 2 1 ,   Pad an g ,   W est Su m ater a,   I n d o n esia   E m ail:  s u r m ay an ti@ u p iy p tk . a c. id       1.   I NT RO D UCT I O N     Diab etic  r etin o p ath y   ( DR )   is   a   lead in g   ca u s e  o f   b lin d n ess   wo r ld wid e,   p r im ar ily   af f ec tin g   i n d iv id u als  with   d iab etes d u e  to   u n c o n tr o l led   b lo o d   s u g ar   lev els th at  d a m ag e  th e  r etin al  b lo o d   v ess els  [ 1 ] .   E ar ly   d iag n o s is   an d   tr ea tm en t  o f   DR   ar e  cr u cial  to   p r ev en t  ir r ev er s ib le  v is io n   lo s s ;  h o wev er ,   ex is tin g   m an u al  s cr ee n in g   m eth o d s   ar e  tim e - in ten s iv e,   r eq u ir e  s p ec ialized   ex p er tis e  f r o m   o p h t h alm o lo g is ts ,   an d   ar e  im p r ac t ical  f o r   lar g e - s ca le  im p lem en tatio n   [ 2 ] .   Pre v io u s   s o lu tio n s ,   s u ch   as  th o s e  em p lo y in g   b asic  m o r p h o lo g i ca l  o p er atio n s   o r   co n v o l u tio n al  n eu r al  n etwo r k s   ( C NN s ) ,   h av e  m ad e  s ig n if ican t  s tr id es  in   au to m atin g   DR   d etec tio n   b u t  f ac e   lim itatio n s   [ 3 ] .   T h ese  in clu d e  ch allen g es  in   ac cu r ately   s eg m en tin g   p ath o lo g ical  f ea tu r es  lik e  le s io n s   an d   ex u d ates  in   n o is y   o r   co m p lex   f u n d u s   im ag es,  h ig h   c o m p u t atio n al  co s ts ,   an d   lim ited   g en er aliza b ilit y   ac r o s s   d iv er s e  d atasets   [ 4 ] .   O u r   r esear ch   aim s   t o   o v er c o m e  t h ese  c o n s tr ain ts   b y   in teg r atin g   t h e  wate r s h ed   alg o r ith m   f o r   p r ec is e  im ag e  s eg m en tati o n   an d   th e  g r ay   lev el  co - o cc u r r en ce   m atr ix   ( GL C M)   f o r   r o b u s t  tex tu r e  f ea tu r e  ex tr ac tio n   [ 5 ] .   T h is   n o v el  a p p r o ac h   s ee k s   to   e n h an ce   s eg m en tatio n   ac cu r ac y ,   im p r o v e   f e atu r e  an aly s is ,   an d   p r o v id e   an   ef f icien t,   s ca lab le  s o lu tio n   f o r   ea r ly   DR   d etec tio n ,   u ltima tely   a d d r ess in g   th e   lim itatio n s   o f   ex is tin g   m eth o d o l o g ies an d   s u p p o r tin g   tim ely   d iag n o s is   an d   in ter v en tio n   [ 6 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   3 ,  J u n e   20 25 :   2 8 4 5 - 2 8 5 6   2846   Mo r p h o l o g ical  o p er atio n s   in   th e  f ield   o f   d ig ital  im ag e  p r o ce s s in g   ar e  tech n iq u es  th at  u s e  s tr u ctu r in g   elem en ts   to   p r o ce s s   an d   an aly ze   s h ap es  an d   s tr u ctu r es  with i n   im ag es  [ 7 ] .   I n   th e  co n tex t  o f   f u n d u s   im ag es  f o r   th e  id en tific atio n   o f   DR ,   m o r p h o lo g ical  o p er atio n s   p lay   a   cr u cial  r o le  in   ex t r ac tin g   a n d   id en t if y in g   p ath o l o g ical   f ea tu r es  s u ch   as  m icr o an e u r y s m s ,   h ar d   ex u d ates,  an d   h em o r r h ag es  [ 8 ] .   B asic  m o r p h o l o g i ca l  tech n iq u es  lik e  d ilatio n   an d   er o s io n   h elp   en la r g e  an d   s h r in k   o b ject  ar ea s   to   f ill  g ap s   o r   r e m o v e   n o is e.   T h e  co m b in atio n   o f   d ilatio n   an d   er o s io n ,   k n o w n   as o p en in g   a n d   clo s in g   o p er atio n s ,   is   u s ed   to   im p r o v e  im ag e  q u ality   b y   r em o v in g   s m a ll  n o is e  an d   s m o o th in g   o b j ec t  co n to u r s   [ 9 ] ,   [ 1 0 ] .   Fo r   in s tan ce ,   th e  o p en i n g   o p e r atio n   ca n   b e  u s ed   to   r em o v e   n o is e  f r o m   th e   b ac k g r o u n d   o f   f u n d u s   im a g es,  wh ile  th e   clo s in g   o p e r atio n   ca n   h elp   f ill  g ap s   i n   d am a g ed   v ascu lar   s tr u ctu r es.  Ad d itio n ally ,   o p er a tio n s   s u ch   as  to p - h at  a n d   b o tto m - h at  tr an s f o r m atio n s   a r e  u s e d   to   h ig h lig h t  b r i g h t   o r   d ar k   f ea tu r es  o n   a n   u n e v en   b ac k g r o u n d ,   ai d in g   in   t h e  d etec tio n   o f   m icr o an e u r y s m s   an d   ex u d ates.   Sk eleto n izatio n   is   an o th e r   tec h n iq u e  t h at  r ed u ce s   v ascu lar   o b jects  to   th in   lin es,  m ain tain in g   th e  to p o lo g ical  s tr u ctu r e  f o r   f u r th e r   an al y s is   [ 1 1 ] .   T h e  im p lem en tatio n   o f   m o r p h o lo g ical  o p er atio n s   a llo ws  f o r   en h an ce d   co n tr ast  an d   v is ib ilit y   o f   p at h o lo g ical  f ea tu r es,  f ac ilit atin g   au to m atic  d etec tio n   an d   an aly s is   o f   DR   u s in g   m ac h in e  lear n in g   alg o r ith m s .   B y   im p r o v in g   th e  q u ality   o f   f u n d u s   im ag es  an d   h ig h lig h tin g   cr itical  f ea tu r es,  m o r p h o lo g ical  o p er atio n s   s ig n if ican tly   co n tr i b u te  to   th e  ac c u r ac y   an d   ef f icien cy   o f   ea r l y   D R   d etec tio n   s y s tem s ,   wh ich   ar e  ess en tial f o r   p r ev en t in g   b lin d n ess   in   d iab etic  p atie n ts .   R esear ch   o n   th is   to p ic  h as  p r ev io u s ly   b ee n   co n d u cted   b y   Sam an   et  a l .   [ 1 2 ] ,   f o cu s in g   o n   th e  au to m atic  d etec tio n   an d   s ev er ity   class if i ca tio n   o f   DR .   T h e  aim   was  to   d ev elo p   a  m et h o d   f o r   th e  a u t o m atic  d etec tio n   o f   DR   an d   p r o p o s e  a   m o d el   to   d et er m in e  its   p r o g r ess io n /s ev er ity   u s in g   f u n d u s   im a g es.  T h is   m e th o d   was  d esig n ed   to   d etec t  DR   ef f ec tiv ely   an d   ef f icien tly   b e f o r e  ca u s in g   e y e   d am ag e,   with o u t  r eq u ir i n g   a n   o p h th alm o lo g is t's   p r esen ce .   Ma n u al  s cr ee n in g   n ec ess itate s   o p h th alm o lo g is ts   an d   s u b s tan tial  tim e  r eso u r ce s .   Dete ctin g   ex u d ates  is   cr u cial  f o r   d iag n o s in g   DR .   T h e  ap p r o ac h   in clu d e d :  i )   ex tr ac tin g   s ig n if ican t  f ea tu r es  f r o m   th e  im ag es,  s u ch   as  b lo o d   v ess els,  th e  o p tic  d is c  ( OD) ,   ex u d ates,  an d   m icr o a n eu r y s m s   u s in g   m o r p h o lo g ical  o p er atio n s ,   a n d   ii)   class if y in g   th e  s ev er ity   as  m ild   o r   m o d e r ate  u s in g   a  s u p p o r t  v ec to r   m ac h in e   ( SVM)   class if ier   to   ass is t   o p h th alm o lo g is ts .   T h e  p r o p o s ed   m eth o d ' s   p er f o r m an ce   was  ev alu ated   an d   ap p r o v e d   b y   o p h th alm o lo g is ts .   T h is   p ap er   co n tr i b u tes  to   th e  f ield   o f   au to m atic  d etec tio n   o f   ab n o r m al  s tr u ctu r es  an d   th eir   s ev er ity .   An o th er   s tu d y   b y   Sar k i  et  a l.   [ 1 3 ]   ex am in e d   im ag e  p r ep r o ce s s in g   in   th e  class if icatio n   an d   id en tific atio n   o f   DR .   T h is   p ap er   s y s tem atica lly   s tu d ied   th e  im p o r tan ce   o f   im ag e   p r o ce s s in g   f o r   DR   class if icatio n .   T h e   p r o p o s ed   au to m ati c   class if icatio n   f r am ewo r k   f o r   DR   wa s   ac h iev ed   th r o u g h   s ev er al  s tep s :  im ag e  q u ality   en h an ce m en t,  im ag e   s eg m en tatio n   ( r eg io n   o f   in ter e s t) ,   im a g e  au g m en tatio n   ( g eo m etr ic  tr an s f o r m atio n ) ,   an d   cl ass if icatio n .   Op tim al   r esu lts   wer e  o b tain ed   u s in g   tr ad itio n al  im ag e  p r o ce s s in g   m eth o d s   co m b in e d   with   a  n ewly   co n s tr u cted   C NN  ar ch i tectu r e.   T h e  n ewly   b u ilt  C NN,   co m b in ed   with   tr ad itio n al  im ag e  p r o ce s s in g   ap p r o ac h es,  s h o wed   th e  b est  p er f o r m an ce   with   h i g h   ac cu r a cy   in   DR   class if icatio n .   E x p er im en tal  r esu lts   d em o n s tr ated   ad eq u ate   ac cu r ac y ,   s p ec if icity ,   an d   s en s itiv ity .   Fu r th er m o r e ,   L o n g   et  a l.   [ 1 4 ]   co n d u cted   r esear ch   o n   m ac h in e  lear n in g - b ased   d ete ctio n   an d   class if icatio n   o f   DR .   Fu n d u s   i m ag in g   to o ls   an d   o p en - d o m ai n   d atasets   f o r   DR - r elate d   r esea r ch   wer e   in tr o d u ce d .   Var io u s   d iag n o s tic  m eth o d s   b ased   o n   m ac h in e  lear n in g   wer e  also   in tr o d u ce d ,   in cl u d in g   ex u d ate  an d   m icr o an eu r y s m   d etec tio n   m eth o d s ,   DR   class if icatio n   m eth o d s   with   d if f er en t   s ev er ity   s ca le s ,   an d   s eg m en tatio n   m eth o d s   f o r   th e  o p tic  d is c  an d   b lo o d   v ess els.  T h e  ap p licatio n   o f   m ac h in e  lear n in g   m o d els  in   r ea l - life   s ce n ar io s   was a ls o   d is cu s s ed .   Mo r p h o lo g ical  o p er atio n s   in   d i g ital im ag e  p r o ce s s in g   h av e   s ee n   s ig n if ican t a d v an ce m en ts   in   r ec en t   y ea r s ,   esp ec ially   with   th e   in teg r atio n   o f   n ew   tech n iq u es  an d   co m p u tatio n al   im p r o v em en ts .   C lass ical  m o r p h o lo g ical  o p er atio n s   lik e  d ilatio n ,   er o s io n ,   o p e n in g ,   a n d   clo s in g   h av e  b ee n   ex p an d e d   with   m o r e  co m p lex   tech n iq u es.  Fo r   ex am p le,   to p - h at  an d   b o tto m - h at  t r an s f o r m a tio n s   ar e  n o w  co m m o n l y   u s ed   to   h ig h lig h t  s p ec if ic   f ea tu r es  in   im ag es.  Ad d itio n a lly ,   tech n iq u es  s u ch   as  s k eleto n izatio n   h a v e  b ee n   im p r o v e d   to   p r o v id e  m o r e   ac cu r ate  r ep r esen tatio n s   o f   t h e  m o r p h o lo g ical  s tr u ctu r e  o f   o b jects  in   im ag es.  I n teg r at in g   m o r p h o lo g ical  o p er atio n s   with   m ac h in e   lear n in g ,   p ar ticu lar ly   n e u r al  n etwo r k s ,   h as   p av e d   th e   way   f o r   m o r e  ac c u r ate  a n d   ef f icien t  d etec tio n   an d   class if icatio n .   Fo r   in s tan ce ,   C NN  o f ten   u s e  m o r p h o lo g ical  o p er a tio n s   as  p ar t  o f   th e   p r ep r o ce s s in g   s tag e  to   im p r o v e  im ag e  q u ality   b ef o r e  f ea tu r e  ex tr ac tio n   an d   f u r th er   class if icatio n .   Stu d ies  h av e  s h o wn   th at  th is   co m b in atio n   c an   en h a n ce   th e  ac c u r ac y   o f   d e tectin g   p ath o l o g ical  f ea tu r e s   lik e  m icr o a n eu r y s m s   an d   ex u d ates in   m ed ical  im a g es,  s p ec if ically   in   f u n d u s   im ag es.    DR   r em ain s   a  s ig n if ican t  ca u s e  o f   b lin d n ess ,   p ar ticu lar l y   i n   d iab etic  p o p u latio n s ,   d u e  t o   d elay e d   d etec tio n   an d   d iag n o s is .   E x is tin g   m eth o d o l o g ies  f o r   DR   d ete ctio n ,   s u ch   as  t h o s e  b y   Sam an   et  a l.   [ 1 2 ] ,   em p lo y ed   im ag e  p r o ce s s in g   with   m o r p h o lo g ical  o p er atio n s   an d   m ac h in e  lear n in g   m o d els  to   class if y   s ev er ity   b u t   f ac e d   ch allen g es  in   ac h iev in g   p r ec is io n   u n d e r   v ar y in g   im ag e  q u ali ties .   Similar ly ,   Sar k i  et  a l.   [ 1 3 ]   d ev elo p e d   C NNs  co m b in ed   with   p r e p r o ce s s in g   tech n iq u es,  y ield in g   h ig h   ac cu r ac y   b u t  r e q u ir in g   s u b s ta n tial  co m p u tatio n al   r eso u r ce s .   Desp ite  th ese  ad v an ce m en ts ,   u n r eso lv ed   ch alle n g es  in clu d e  th e   o p tim izatio n   o f   s eg m e n tatio n   tech n iq u es  an d   r o b u s t  f ea tu r e   ex tr ac tio n   f o r   d i v er s e  d atasets .   Ou r   r esear ch   in tr o d u ce s   a  n o v el  in teg r atio n   o f   th e   wate r s h ed   alg o r ith m   an d   th e  GL C M  f o r   p r ec is e  s eg m en tat io n   an d   tex tu r e  f ea tu r e  ex tr a ctio n ,   r esp ec tiv ely .   T h ese  co n tr ib u tio n s   ad d r ess   g ap s   in   ef f icie n cy   a n d   r eliab ilit y ,   d em o n s tr at in g   a  r o b u s t a p p r o ac h   f o r   ea r ly - 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I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Dev elo p men t o f wa ters h ed   a l g o r ith m  fo r   id en tifi ca tio n   o f  d ia b etic  r etin o p a th y  b a s ed   …   ( S u r ma ya n ti )   2847   DR   d iag n o s is .   T h e  s u b s eq u e n t  s ec tio n s   d etail  o u r   m eth o d o lo g ical  in n o v atio n s ,   v alid ate   o u r   f in d in g s ,   an d   co m p ar e  th e m   ag ain s t p r i o r   b e n ch m ar k s .   Desp ite  s ig n if ican t  ad v a n ce m e n ts   in   d i g ital  im ag e   p r o ce s s in g   an d   m ac h in e   lear n i n g ,   ex is tin g   m eth o d s   o f ten   lack   th e  p r ec is io n   an d   e f f icien cy   n ee d ed   f o r   ea r ly - s tag e  d etec tio n   o f   DR .   Mo r eo v er ,   m an y   ap p r o ac h es  d o   n o t  ad eq u ately   in teg r ate  m o r p h o lo g ical  o p er atio n s   to   en h an ce   th e  v is ib ilit y   an d   id en tific a tio n   o f   p ath o lo g ical   f ea tu r es.  T h is   g ap   h ig h lig h ts   th e  n ee d   f o r   n o v el  m eth o d o lo g ies  th at  o p tim ize  im ag e  p r ep r o ce s s in g ,   im p r o v e   f ea tu r e  ex t r ac tio n ,   an d   lev er a g e  ad v a n ce d   m ac h in e   lear n in g   alg o r ith m s   to   p r o v id e  ac cu r ate,   au to m ated   DR   d etec tio n .   Ad d r ess in g   th ese  ch allen g es,  th is   p ap er   p r o p o s es  th e  d ev elo p m en t  o f   en h an ce d   m o r p h o lo g ical   o p er atio n s   a n d   th eir   in teg r atio n   with   m ac h i n e  lear n in g   tech n iq u es  to   cr e ate  a  r o b u s t  an d   ef f icien t  s y s tem   f o r   d etec tin g   an d   class if y in g   DR   with   h ig h   p r ec is io n ,   en a b lin g   tim ely   in ter v e n tio n s   to   p r e v en t  v is io n   lo s s .   T h is   r esear ch   d ev el o p s   m o r p h o lo g i ca l  o p er atio n   m eth o d s   to   id e n tify   DR   b ased   o n   f u n d u s   im a g es.  T h e  n o v elty   o f   th is   r esear ch   lies   in   th e   cr ea tio n   o f   a  n ew   o p e r atio n   m et h o d   r esu ltin g   f r o m   th e  d ev elo p m en t  o f   m o r p h o lo g ical   o p er atio n s ,   wh ic h   ca n   d etec t D R   b ased   o n   f u n d u s   im ag es m o r e  p r ec is ely   an d   ac cu r ately .         2.   M E T H O D   2 . 1 .     F r a m ewo r k   re s ea rc h   T h is   s tu d y   co n d u cte d   th e   d ev elo p m en t  o f   m o r p h o lo g y   o p er atio n   f o r   id e n tific atio n   o f   DR   b ased   o n   f u n d u s   im ag es.   T h er ef o r e,   th e   r esear ch er   d esig n e d   a   r esear c h   f r a m ewo r k   f ir s t  b ef o r e  c o n d u ctin g   t h e  r esear c h .   T h e  f o llo win g   Fig u r e  1   is   th e  r esear ch   f r am ewo r k   in   th is   s tu d y .   T h e  p r o v id e d   r esear ch   f r am e wo r k   r ep r esen ts   a   co m p r eh en s iv e  im ag e  p r o ce s s in g   p ip elin e  ap p lied   to   f u n d u s   im ag es  f o r   m ed ical   an a ly s is ,   co n s is tin g   o f   th r ee   m ain   s tag es: in p u t,  p r o ce s s in g ,   an d   r esu lt.  T h e   p r o ce s s   b eg in s   with   th e   ac q u is itio n   o f   an   in p u t  im ag e,   s p ec i f ically   a   f u n d u s   im a g e,   wh ic h   is   co m m o n ly   u s ed   in   m e d ical  d iag n o s is   to   d etec t  r etin al   d is ea s es.  T h is   im ag e  s er v es  as   th e   r aw  d ata   f o r   th e   s u b s eq u e n t  p r o ce s s in g   task s .   I n   th e  p r o ce s s in g   s tag e,   two   k ey   p h ases   ar e  in v o lv ed : p r e - p r o ce s s in g   an d   im ag e  s eg m en tatio n /ex tr ac tio n .   Du r in g   p r e - p r o ce s s in g ,   th e  im a g e  is   en h an ce d   to   im p r o v e  its   q u ality   b y   r e d u cin g   n o is e  an d   tr an s f o r m in g   it  in to   a  m o r e   s u itab le  f o r m at  f o r   s eg m en tati o n .   First,  th e  r ed ,   g r ee n ,   an d   b l u e  ( R GB )   f u n d u s   im ag e  is   co n v er ted   to   g r ay s ca le  to   r ed u ce   co m p u tatio n al  co m p lex ity   an d   f o cu s   o n   in ten s ity   v ar iatio n s   cr u cial  f o r   m ed ical  i m ag e  an aly s is .   No is e  r ed u ctio n   is   th en   c o n d u cted   i n   two   s tag es:  h ar d   n o is e  r e d u ctio n   u s in g   a  Ga u s s ian   f ilter   to   r em o v e  h ig h - fr eq u e n cy   n o is e,   f o llo wed   b y   s o f t  n o is e  r ed u ctio n   th r o u g h   a   m ed ian   f ilter   to   s m o o th   th e  i m ag e  an d   p r eser v e   ed g es.  Ots u ’ s   th r esh o ld in g   m eth o d   is   th en   em p lo y ed   t o   b i n ar ize  th e  im ag e  b y   au to m at ically   s elec tin g   an   o p tim al  th r esh o ld .   Af ter   p r e - p r o ce s s in g ,   th e  n ex t  s tep   in v o lv es  im ag e  s eg m en tatio n ,   wh ich   is o lates   r eg io n s   o f   in ter est  th at  m ay   in d icate   s p ec if ic  f ea tu r es  s u ch   as  DR .   A  d is tan ce   tr an s f o r m   is   ap p l ied   to   id e n tify   th e   f o r eg r o u n d ,   a n d   m o r p h o lo g ica l o p er atio n s   a r e  u s ed   t o   d is tin g u is h   th e  b ac k g r o u n d .   T h e   wate r s h ed   alg o r ith m   is   th en   ap p lied   t o   s eg m e n t  d is ti n c t  o b jects  in   th e   im ag e   b ased   o n   in ten s ity   g r ad ie n ts .   On ce   th e  i m ag e  is   s eg m e n ted ,   im ag e  ex tr ac tio n   o cc u r s   th r o u g h   th e  u s e  o f   t h e  GL C M  m eth o d ,   wh ich   e x tr ac ts   k ey   tex tu r e   f ea tu r es  in clu d in g   co n tr ast,  co r r elatio n ,   en e r g y ,   an d   h o m o g en eity .   Fin ally ,   th e  R esu lt  s tag e  p r esen ts   th e  o u tco m e  o f   th e   s eg m en tatio n   an d   f ea t u r e  e x t r ac tio n   p r o ce s s es.  T h e  o u tp u t  is   a  p r o ce s s ed   im ag e  with   d is tin ct  s eg m en ted   r eg io n s ,   h ig h lig h tin g   ar ea s   th a t c o u ld   b e   o f   clin ical  in ter est,  s u ch   as a b n o r m al  tis s u e  o r   lesi o n s .             Fig u r e  1 .  R esear ch   f r am ewo r k       2 . 2 .     F r a m ewo r k   re s ea rc h de t a ils   2 . 2 . 1 .   I np ut  im a g e  ( f un du s   im a g e)   T y p ically ,   a  h ig h - q u ality   f u n d u s   ca m er a  is   u s ed   to   ca p tu r e   im ag es  o f   th e  r etin a.   Op h th a lm o lo g is ts   u tili ze   an   o p h th alm o s co p e,   a  s im p le  to o l  with   a  l ig h t  s o u r ce ,   to   ex am in e  th e  ey e’ s   in ter io r .   T h e  in p u t  im ag e   r ep r esen ts   a  c o lo r   im a g e  o f   t h e  r etin a.   Fu n d u s   c a m er as  ar e   g en er ally   u s ed   to   ca p tu r e  r etin al  im ag es,  r esu ltin g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   3 ,  J u n e   20 25 :   2 8 4 5 - 2 8 5 6   2848   in   a  b in ar y   im ag e   as th e  o u tp u t.  T h e  p r o ce s s   b eg in s   b y   in p u ttin g   an   im a g e  o f   a  DR   f u n d u s .   An   ex am p le  o f   DR   f u n d u s   im ag e  d ata  is   s h o wn   in   Fig u r e  2 .           Fig u r e  2 .  I n p u t  i m ag e  ( f u n d u s   im ag e)       2 . 2 . 2 .   P re - pro ce s s ing   A.   R GB   to   g r ay s ca le   Gr ay s ca le  m ig h t   b e   en o u g h   to   id en tify   s o m e   o b jects.  C o lo r   p h o to s   ca n   ad d   e x tr a  c o m p lex it y   an d   n ee d   m o r e  m em o r y   s p ac e  s in ce   th ey   ca r r y   m o r e  in f o r m atio n   th an   b lack - an d - wh ite  g r a p h ics  [ 1 5 ] .   Gr ay s ca le  co n v er s io n   o f   co lo r   r etin a  im a g es  lo wer s   th e  am o u n t  o f   p ix els  th at  n ee d   to   b e  p r o ce s s ed .   An   p ictu r e  is   s aid   to   b e  g r a y s ca le  if   o n ly   in ten s ity   i n f o r m atio n   ca n   b e  d eter m in e d   f r o m   a  s in g le  s am p le  p ix el  v a lu e  [ 1 6 ] .   Ma p p in g   d if f er en t  c o lo r   c h an n els  ( R ,   G ,   an d   B )   i n to   a  s in g le  g r ay s ca l e  v alu e  in   ter m s   o f   a  weig h ted   s u m   is   th e  p r o ce s s   o f   g r a y s ca le  co n v er s io n .   T h e  f o llo win g   is   th e  f o r m u la  f o r   co n v er tin g   g r ay s ca le  b as ed   o n   illu m in atio n   ch ar ac ter is tics :     = 0 . 2989 ∗ + 0 . 5870 ∗ + 0 , 1140 ∗   ( 1 )     T h e  co lo r   o f   a  p ix el  is   r e p r esen ted   b y   th e  letter s   R ,   G,   a n d   B ,   r esp ec tiv ely .   Hu m an   p er ce p tio n s   o f   c o lo r   ar e  r ep r esen ted   b y   th e   R ,   G,   an d   B   co ef f icien ts .   Gr ay s ca le  c o n v er ts   R GB   ( 3 - d im en s io n al  p ix el  v alu es)  in to   1 D   v alu es,  wh ich   ar e  s im p ler .   Ma k e  u s e  o f   th e  r g b 2 g r a y   ( im g )   m eth o d .   1)   Har d   n o is e  r ed u ctio n :  g a u s s ian   f ilter   Har d   n o is e  r ed u ctio n   u s in g   t h e  g au s s ian   f ilt er   in   d ig ital  im a g es,  p ar ticu lar ly   in   f u n d u s   im ag es,  r ef er s   to   th e  p r o ce s s   o f   s m o o th i n g   th e  im ag e  b y   r e d u cin g   h ig h - f r eq u en cy   n o is e  o r   s h ar p   in ten s ity   v ar iatio n s   th at  ca n   in ter f er e  with   im ag e   an aly s is   [ 1 7 ] .   T h e  Gau s s ian   Fil ter   is   wid ely   u s ed   b ec au s e  o f   its   ab ilit y   to   p r eser v e  ed g es   an d   s m o o th e n   o u t  n o is e  ef f ic ien tly   [ 1 8 ] .   T h is   h elp s   in   r ed u cin g   r a n d o m   n o is e  with o u t  b lu r r in g   th e  ed g es   ex ce s s iv ely .   Fo r   f u n d u s   im ag e s ,   th is   m ea n s   en h an cin g   v is ib ilit y   o f   cr itical  s tr u ctu r es  wh ile  r em o v in g   ir r ele v an t   n o is e,   aid in g   in   clea r er   d ia g n o s tics .   T h e  Gau s s ian   Fil ter   i s   r ep r esen ted   m ath e m atica lly   as  ( 2 )       ( , ) = 1 2 2 − 2 +   2 2 2     ( 2 )     T h is   f u n ctio n   cr ea tes  a   f ilter   w h er e  v al u es  clo s er   to   th e  ce n ter   ( wh er e)   ( , )   is   th e  v alu e   o f   th e   Gau s s ian   f ilter   at  co o r d in ates  ( , ) ,    is   th e  s tan d a r d   d ev iatio n ,   wh ic h   co n tr o ls   th e  am o u n t o f   s m o o t h in g ,   ( , )   ar e  th e  p ix el   co o r d in ates  r elativ e  to   th e  ce n ter   o f   th e  k er n el.   I n   f u n d u s   im ag in g ,   u s in g   th e  Gau s s ian   f ilter   f o r   h ar d   n o is e  r ed u ctio n   is   an   ess en tial  p r ep r o ce s s in g   s tep .   I t  h elp s   in   r ed u c in g   u n n ec ess ar y   n o is e  wh ile  p r eser v in g   im p o r tan t   m ed ical  f ea tu r es th at  ar e  c r itical  f o r   d ia g n o s tic  p u r p o s es.   2)   So f t n o is e  r ed u ctio n :  m ed ian   f ilter   So f t  n o is e  r ed u c ti o n   u s in g   t h e  m ed ia n   f il ter   i s   a  m eth o d   co m m o n ly   ap p li ed   t o   d ig i ta l  i m ag es ,   in c lu d in g   f u n d u s   im ag e s ,   to   r e d u ce   n o i s e   wh il e  p r e s er v in g   i m p o r t an t s tr u ctu r al   d e ta il s ,   e s p ec i al ly   ed g e s   [ 1 9 ] .  T h e  m ed ian   f i lte r   i s   p ar ti cu lar ly   ef f ec tiv e  in   ad d r e s s in g   th is   ty p e  o f   n o is e  w ith o u t  o v er ly   b lu r r in g   th e  ed g e s   o f   k ey   s tr u ctu r e s   [ 2 0 ] .   T h e  p r im ar y   p u r p o s e  o f   u s in g   th e  M ed ia n   f i lt er   i s   to   r e m o v e  im p u l s e  n o is e  ( s u ch   as   s a lt - an d - p ep p e r   n o i s e)   f r o m   t h e  im ag e  wh il e  m a in tai n in g   th e  s h a r p n e s s   o f   im p o r ta n t  f ea tu r e s .   W h i le  th e   m ed i an   f i lt er   d o e s   n o t   h av e  a   m a th em at ic al   f o r m u l a  in   th e   s am e   way   a s   o th er   f i lt er s ,   i t s   o p er at io n   ca n   b e  d es cr i b ed   a lg o r i th m ic al ly   a s   f o llo w s :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Dev elo p men t o f wa ters h ed   a l g o r ith m  fo r   id en tifi ca tio n   o f  d ia b etic  r etin o p a th y  b a s ed   …   ( S u r ma ya n ti )   2849   −   Fo r   ea ch   p ix el   in   t h e  im ag e ,   a   n eig h b o r h o o d   ( u s u ally   a   s q u a r e  o r   r ec tan g u lar   win d o w)   ar o u n d   th e  p ix el  is   d ef in ed .   −   T h e  p ix el  v al u es with in   th is   n eig h b o r h o o d   ar e  s o r te d   in   asce n d in g   o r d er .   −   T h e  p ix el  at  th e  ce n ter   o f   t h e  n eig h b o r h o o d   is   r ep lace d   with   th e  m ed ian   v alu e  f r o m   th e  s o r ted   lis t  o f   n eig h b o r in g   p ix el  v alu es.   I n   f u n d u s   im ag in g ,   ap p ly in g   th e  Me d ian   Fil ter   f o r   s o f t  n o is e  r ed u ctio n   is   ess en tial  f o r   im p r o v in g   im ag e   q u ality ,   p a r ticu lar ly   wh en   th e   im ag e  is   af f ec te d   b y   im p u ls e  n o is e.   Un lik e   o th er   s m o o th in g   tech n i q u es,  th e   m ed ian   f ilter   p r eser v es  ed g es,  wh ich   is   cr u cia l  f o r   m ain tain i n g   th e  in teg r ity   o f   im p o r tan t  r et in al  s tr u ctu r es  s u ch   as  b lo o d   v ess els  an d   lesi o n s .   B y   r ed u cin g   n o is e  in   th is   m an n er ,   th e  m ed ian   f ilter   en h an c es  th e  clar ity   o f   th e   im ag e,   m ak in g   it m o r e  s u itab le  f o r   s u b s eq u en t p r o ce s s in g   s tag es lik e  s eg m en ta tio n   o r   f ea t u r e  ex tr ac tio n .   3)   T h r esh o ld in g : O ts u ' s   th r esh o l d in g   T h r esh o ld in g   is   a  f u n d am en tal   im ag e  s eg m en tatio n   tech n iq u e  u s ed   to   d if f er en tiate  o b jects o f   in ter est   f r o m   th e  b ac k g r o u n d   in   d ig ital   im ag es,  in clu d in g   f u n d u s   im ag es  [ 2 1 ] .   T h r esh o ld in g   s im p lifie s   im ag e  an aly s is   b y   co n v er tin g   g r ay s ca le  im ag es  in to   b in ar y   im ag es,  wh er e  t h e  p ix el  in ten s ity   is   eith er   s et  to   a  b ac k g r o u n d   o r   f o r eg r o u n d   v alu e,   b ased   o n   a  th r esh o ld   [ 2 2 ] .   T h e  m eth o d   wo r k s   b y   ex h a u s tiv ely   s ea r ch in g   f o r   th e  th r esh o ld   th at  s ep ar ates  th e  f o r eg r o u n d   ( th e  o b ject  o f   in ter est,  lik e  b lo o d   v ess els  o r   lesi o n s )   f r o m   th e  b ac k g r o u n d .   T h e   f o r m u la  f o r   Ots u ' s   m eth o d   ca n   b e  ex p r ess ed   as   ( 3 )     2 ( ) = 1 ( ) 1 2 ( ) + 2 ( ) 2 2 ( )     ( 3 )     w h er e:    is   th e  th r esh o ld   v alu e,   1 ( )   an d   2 ( )   ar e  th e  weig h ts   o f   th e  two   class es  ( f o r eg r o u n d   an d   b ac k g r o u n d ) ,   1 2 ( )   an d   2 2 ( )   ar e  th e  v ar ian ce s   o f   th e   two   class es.  T h e   p u r p o s e  o f   u s in g   Ots u ' s   th r es h o ld in g   in   f u n d u s   im a g es  is   to   ac c u r a tely   s eg m en t  im p o r tan t   s tr u ct u r es,  s u ch   as  b lo o d   v ess els  an d   lesi o n s ,   f r o m   th e  b ac k g r o u n d   f o r   f u r th er   an al y s is .   I t is p ar ticu lar ly   u s ef u l in   m ed ica l d iag n o s tics ,   wh er e  p r ec is e  s eg m en tatio n   i s   cr itical  f o r   d etec tin g   ab n o r m a liti es.  O ts u ’ s   th r esh o ld in g   is   a   p o wer f u l  to o l  f o r   s eg m en tin g   f u n d u s   im ag es  b y   s elec tin g   an   o p tim al   th r esh o ld   v alu e,   lea d in g   t o   im p r o v e d   m ed ical  im ag e  a n aly s is   an d   a s s is tin g   in   th e  ea r ly   d etec tio n   o f   e y e  d is ea s es.     B.   Pro ce s s in g   1)   I m ag e  s eg m en tatio n   a.   Ma r k er   f o r eg r o u n d :  d is tan ce   t r an s f o r m   Ma r k er   f o r eg r o u n d   with   d is tan ce   tr an s f o r m   is   a   cr u cial  m et h o d   i n   im ag e   s eg m en tatio n ,   p ar ticu lar ly   f o r   m ed ical  im a g in g   s u ch   as  f u n d u s   im ag es  [ 2 3 ] .   Fu n d u s   im a g es  ar e  u s ed   to   ex am i n e  th e  in t er io r   s u r f ac e  o f   th e  ey e,   in clu d in g   th e  r etin a,   b l o o d   v ess els,  an d   o p tic  d is c,   ess e n tial  f o r   d iag n o s in g   v ar i o u s   ey e  d is ea s es  lik e  DR   o r   g lau c o m a  [ 2 4 ] .   T h e   d is tan ce   tr an s f o r m   is   u s ed   in   s eg m e n t atio n   to   co m p u te  t h e  m in im u m   d is tan ce   f r o m   ea ch   p ix el  with in   an   o b ject  ( e. g . ,   a   r etin al  b lo o d   v ess el)   to   th e  n ea r est  b o u n d ar y   o r   b ac k g r o u n d   p ix el.   I t   h elp s   in   id en tify in g   d is tin ct  r eg io n s   b y   tr an s f o r m in g   th e  b in ar y   s eg m en ted   im ag e  in to   a   d is tan ce   m ap ,   wh er e  h ig h er   v alu es  r ep r esen t  p ix els  f ar th er   f r o m   th e   o b ject' s   ed g es.  T h e  d i s tan ce   tr an s f o r m   ca n   b e   m ath e m atica lly   ex p r ess ed   as   ( 4 ) .     ( ) = ∈ ( , )     ( 4 )     w h er e  ( )   is   th e  d is tan ce   o f   p ix el,     r ep r esen ts   th e  b o u n d ar y   p i x e ls ,     ( , )   i s   th e  E u clid ea n   d is t an ce   b etwe en   p ix el  .  On ce   th e  d is tan ce   tr a n s f o r m   is   ca lcu lated ,   m ar k er s   f o r   th e  f o r e g r o u n d   a n d   b ac k g r o u n d   ar e  ass ig n ed ,   wh ich   ca n   th e n   b e  u s ed   in   wat er s h ed   s eg m en tatio n   t o   clea r ly   d ef in e  o b ject  b o u n d a r ies.    b.   W ater s h ed   alg o r ith m   T h e  wate r s h ed   alg o r it h m   is   in s p ir ed   b y   th e  way   wate r   f lo ws  o v er   a  lan d s ca p e.   I n   im ag e  s eg m en tatio n ,   th e  in ten s ity   v alu es  o f   p ix els  ar e  tr ea ted   as  elev atio n s   in   a  t o p o g r ap h ic  s u r f ac e  [ 2 5 ] .   T h e  alg o r ith m   s im u lates  th e  f lo o d in g   o f   th is   s u r f ac e,   w h er e  wate r   s tar ts   f r o m   th e  lo west  in ten s ity   p o in ts   ( o f ten   co r r esp o n d in g   t o   d ar k   p ix els  o r   f ea tu r es   in   th e   im ag e)   an d   g r ad u ally   r is es  [ 2 6 ] .   T h e  "wa ter s h ed "   is   f o r m ed   wh er e  th e   wate r   f r o m   d if f er en t  ca tch m e n t  b asin s   ( r eg io n s )   m ee ts ,   ef f ec tiv ely   cr ea t in g   b o u n d ar ies  th at  s ep ar ate  d is tin ct  r eg io n s   in   th e  im ag e.   L et  ( , )   r ep r esen t  th e  in ten s ity   o f   a  p ix el  at  co o r d in ates  ( , )   in   th e  f u n d u s   im ag e.   T h e  alg o r ith m   f ir s t  id en tifie s   lo ca l  m in im a   ( wh e r e  th e  p ix el  in te n s ity   is   th e  l o west  co m p ar ed   to   s u r r o u n d i n g   p ix els),   wh ich   ac t   as  m ar k er s   f o r   s eg m en tatio n .   T h e  f lo o d in g   p r o ce s s   is   co n tr o lle d   b y   r is in g   th r esh o ld s   ,   an d   t h e  s eg m en tatio n   is   d ef in ed   wh e n   two   r e g io n s   m ee t.  An   ex am p le  o f   a  f o r m u la  in v o lv ed   i n   th e  f lo o d in g   p r o ce s s   is :     ( ) ={ ( , ) ∈   ∣ ( , ) =m in ( )}   ( 5 )     w h er e  ( )   r ep r esen ts   th e  wat er s h ed   r eg io n s   f o r m e d   at  lo ca l   m in im a  o f   t h e  im ag e  i n ten s ity   f u n ctio n   ( , ).   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   3 ,  J u n e   20 25 :   2 8 4 5 - 2 8 5 6   2850   2)   I m ag e  ex tr ac tio n   a.   GL C M  m eth o d   T h e  GL C M  m eth o d   is   a  wid ely - u s ed   tech n iq u e  f o r   tex tu r e  an aly s is   in   d ig ital  im ag e  p r o ce s s in g ,   p ar ticu lar ly   f o r   f ea tu r e  ex tr ac tio n   in   f u n d u s   im a g es  [ 2 7 ] .   Fu n d u s   im ag es,   wh ich   ca p tu r e  th e  r etin a  an d   its   s tr u ctu r es,  ar e  o f te n   an aly ze d   f o r   d iag n o s in g   m ed ical  co n d itio n s   s u ch   as  DR   an d   g lau co m a  [ 2 8 ] .   T e x tu r e   f ea tu r es  ex tr ac ted   f r o m   th ese   im ag es  p r o v id e  v alu ab le  in f o r m atio n   ab o u t  th e  im ag e’ s   co n ten t,  s u ch   as  th e  p atter n s   an d   s tr u ctu r es  o f   b lo o d   v ess els  o r   lesi o n s .   T h e  GL C M  m eth o d   wo r k s   b y   ca lcu la tin g   h o w  f r eq u en tly   p air s   o f   p ix el  in ten s ity   v alu es  ( g r a y   lev els)  o cc u r   in   a  s p ec if i c  s p atial  r elatio n s h ip   with in   an   im ag e.   Fro m   th is   m atr ix ,   v ar i o u s   s tatis tical  f ea t u r es  lik e  C o n tr ast,  C o r r elatio n ,   E n er g y ,   a n d   H o m o g e n eity   ca n   b e  c o m p u te d   to   ch ar ac ter ize  th e  tex tu r e  o f   th e  im ag e.   −   C o n tr ast:   Me asu r es  th e  in ten s ity   d if f er en ce   b etwe en   a   p i x el  an d   its   n eig h b o r   o v er   th e  en tire   im ag e,   r ef lectin g   th e  d eg r ee   o f   lo ca l  v ar iatio n   [ 2 9 ] .        :   ∑ ( − ) 2 ( , )        ( 6 )     wh er e  ( , )   is   th e  p r o b ab ilit y   o f   o cc u r r en ce   o f   p ix el  p air   v alu es    an d   .   −   C o r r elatio n :  R ep r esen ts   h o w   co r r elate d   a   p ix el   is   with   its   n eig h b o r s ,   in d icatin g   th e   lin ea r   d ep e n d en c y   o f   g r ay   lev els  [ 3 0 ] .         :   ∑ ( −  ) ( −  ) ( , ) ,       ( 7 )     wh er e    an d     a r e  th e  m ea n s   an d   s tan d ar d   d ev iatio n s   o f   g r ay   lev els.   −   E n er g y :  R ef lects  th e  u n if o r m i ty   o f   th e  im ag e  tex tu r e,   with   h ig h er   en er g y   in d icatin g   a  m o r e  u n if o r m   o r   s m o o th   tex tu r e   [ 3 1 ] .        : ∑ ( , ) 2 ,       ( 8 )     −   Ho m o g en eity :   Me asu r es  th e  cl o s en ess   o f   th e  d is tr ib u tio n   o f   elem en ts   in   th e  GL C M  to   t h e  d iag o n al,   wh er e   h o m o g en o u s   tex t u r es h av e  h ig h   v alu es  [ 3 2 ] .         :   ∑ ( , ) 1 + | , | ,       ( 9 )       3.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N   3 . 1 .     Resul t   o f   inp ut  im a g e  ( f un du s   im a g e)   T h e  g o al  o f   im ag e   in p u t  is   to   p r o v id e   v is u al  d ata  o r   in f o r m atio n   f o r   f u r t h er   p r o ce s s in g ,   a n aly s is ,   o r   p r esen tatio n .   I m ag e  ac q u is itio n   d u r i n g   a  m ed ical  ex am in atio n ,   s u ch   as  f u n d u s   im ag in g   f o r   DR ,   in v o lv es   em p lo y in g   s p ec ialis t  eq u ip m e n t,  s u ch   as  a   f u n d u s   ca m er a  o r   o t h er   im a g in g   d ev ices,  to   t ak e  p ictu r es  o f   t h e   in ter n al  s tr u ctu r es  o f   th e  ey e .   Fu n d u s   p ictu r es  in   p atien ts   with   DR   p r o d u ce   in t r icate   r et in al  v is u aliza tio n s .   Af ter war d s ,   b ased   o n   th e   p atie n t' s   ey e  co n d itio n ,   e y e  p h y s ician s   u s e  th ese  p h o t o s   f o r   d ia g n o s is ,   f o llo w - u p ,   an d   th er ap y   p lan n i n g .   I m p r o v e d   i m ag e  q u ality   p r o v id es  m o r e   u s ef u l  d ata  f o r   m ed ical  d iag n o s is   an d   th er a p y .   W e  u tili ze d   5 0   f u n d u s   p ictu r es f r o m   a  s in g le  s u b ject  f o r   o u r   s tu d y .   I n   th is   ar ticle,   we  ju s t d is p la y   8   p h o to g r ap h s   as  an   ex am p le.   T h e  in p u t im ag e   is   d is p lay ed   in   T ab le  1.       T ab le  1 .   I n p u t  im a g e  ( f u n d u s   im ag e)   P a t i e n t   I n p u t   I mag e   ( F u n d u s   I mag e )   P a t i e n t   I n p u t   I mag e   ( F u n d u s   I mag e )   P a t i e n t   I n p u t   I mag e   ( F u n d u s   I mag e )   P a t i e n t   I n p u t   I mag e   ( F u n d u s   I mag e )   1     3     5     7     2     4     6     8         T ab le  1  s h o ws  in p u t  im ag es  o f   f u n d u s   s ca n s   f r o m   1 0   d i f f er en t  p atien ts .   Fu n d u s   im ag es,  as s ee n   in   th e   f ig u r e,   ar e   cr itical  in   an aly zin g   th e   r etin a,   o p tic   d is c,   an d   b lo o d   v ess els  f o r   ea r ly   d etec tio n   o f   r etin al   d is ea s es  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Dev elo p men t o f wa ters h ed   a l g o r ith m  fo r   id en tifi ca tio n   o f  d ia b etic  r etin o p a th y  b a s ed   …   ( S u r ma ya n ti )   2851   s u ch   as  DR   an d   g lau c o m a.   U p o n   e x am in in g   th e  in p u t  im a g es,  n o tab le  v a r iatio n s   ca n   b e  o b s er v ed   in   ter m s   o f   clar ity ,   b r ig h tn ess ,   an d   t h e  v is ib ilit y   o f   im p o r tan t  r etin al  s tr u ctu r es lik e  th e  o p tic  d is c  an d   b lo o d   v ess els.  So m e   im ag es,  s u ch   as  th o s e  f r o m   Pa tien ts   1   an d   6 ,   d is p lay   a  r elativ ely   clea r er   v iew  o f   th e  o p tic  d i s c  an d   s u r r o u n d in g   r etin al  v ess els,  wh ile  o th e r s ,   s u ch   as  t h o s e  f r o m   Patien ts   3   an d   8 ,   s h o w  s ig n s   o f   p o s s ib le  ab n o r m alities   lik e   lesi o n s   o r   o p ac ities ,   wh ich   m a y   in d icate   t h e  p r esen ce   o f   d is e ase.   T h e  in p u t im ag es  v ar y   in   co n tr ast,  with   s o m e   im ag es a p p ea r in g   m o r e  r ed d is h   o r   y ello wis h ,   wh ich   co u ld   b e  d u e  to   d if f er in g   lig h tin g   co n d itio n s   o r   v ar iatio n s   in   p atien t  ey e   co n d itio n s .   T h i s   v ar iab ilit y   in   im ag e   q u ality   p r esen ts   a  ch allen g e  f o r   i m ag e  s eg m en tatio n   an d   f u r th er   a n aly s is ,   s u ch   as  lesi o n   d etec tio n   o r   tex t u r e  an aly s is ,   w h ich   is   ess en tial  f o r   d iag n o s in g   r etin al  co n d itio n s .   I n   s u m m ar y ,   th e  in p u t  f u n d u s   i m ag es  h ig h lig h t  d iv er s e  r etin al   co n d itio n s   ac r o s s   d if f er en t  p at ien ts .   So m e  im ag es  ap p ea r   to   b e  in   g o o d   co n d itio n   f o r   an aly s is ,   wh ile  o th er s   s h o w  s ig n s   o f   p o ten tial  ab n o r m alities ,   in d icatin g   th e  n ee d   f o r   ad v an ce d   im a g e  p r o c ess in g   tech n iq u es to   ex tr ac t  v a lu ab le  f ea tu r es f o r   m ed ical  d ia g n o s is .     3 . 2 .     Resul t   o f   prepro ce s s ing   B ef o r e  th e  DR   f u n d u s   im ag e  p r o ce s s   is   ca r r ied   o u t,  wh ich   will  b e  u s ed   in   th e  p r o ce s s in g   s tag e,   th e   o r ig in al  im ag e  o r   f u n d u s   im ag e  is   f ir s t  co n v er ted   in to   a  g r ay s ca le  im ag e,   th e n   th e  im ag e  is   Har d   No is e   R ed u ctio n ,   with   th e  Ga u s s ian   Fil ter ,   th en   So f t   No is e  R ed u c tio n   m eth o d   with   th e   Me d ian   Fil ter   m eth o d ,   an d   T h r esh o ld in g   with   th e  Ots u ' s   T h r esh o ld in g   m eth o d .   B elo w  t h e  r esu lt o f   p r ep r o ce s s in g   is   s h o wn   in   T a b le  2 .       T ab le  2 .   Pre p r o ce s s in g   r esu lt   P a t i e n t   I n p u t   I mag e   ( F u n d u s   I mag e )   R G B   t o   G r a y sc a l e   H a r d   N o i s e   R e d u c t i o n   S o f t   N o i s e   R e d u c t i o n   Th r e s h o l d i n g   1             2             3             4             5             6             7             8                 T ab le  2   d is p lay s   th e  r esu lts   o f   th e  p r ep r o ce s s in g   s tep s   ap p li ed   to   f u n d u s   im ag es  f r o m   eig h t  d if f e r en t  p atien ts .   T h is   p r ep r o ce s s in g   p ip elin e  in clu d es  th e  co n v er s io n   f r o m   R GB   to   g r ay s ca le,   f o llo wed   b y   n o is e  r ed u ctio n   ( b o th   h ar d   an d   s o f t) ,   an d   f in ally ,   a  th r esh o ld i n g   o p er atio n .   T h e  R GB   to   g r ay s ca le  co n v er s io n   ef f ec tiv ely   r ed u ce s   th e  co m p le x ity   o f   th e  im ag e  b y   s im p lify i n g   th e  co lo r   in f o r m atio n   in to   i n ten s ity   lev els.  T h is   s tep   is   cr u cial  f o r   f u r th e r   im a g e  p r o ce s s in g   task s   as  it  f o cu s es  o n   p ix el  in ten s ity   v ar iatio n s   r ath er   th a n   co lo r   v ar iatio n s ,   wh ich   ar e  m o r e  r elev an t  in   m ed ical  im a g in g   f o r   an aly zin g   r etin al  s tr u ct u r es.  T h e  g r ay s ca le  im ag es   in   th e  tab le  r etain   th e  o v er all  s t r u ctu r e  o f   th e  r etin a,   o p tic  d is c,   an d   v is ib le  ab n o r m alities ,   p r o v id in g   a  f o u n d atio n   f o r   s u b s eq u e n t n o is e  r em o v al  an d   s eg m en tatio n   s tep s .   T h e  p r e p r o ce s s in g   p ip elin e  in c lu d es  b o th   h ar d   n o is e  r ed u ctio n   an d   s o f t  n o is e  r ed u ctio n   to   i m p r o v e   th e   im ag e  q u ality   a n d   s u p p r ess   u n wan ted   n o is e  th at  c o u ld   af f e ct  s eg m en tatio n   ac cu r ac y .   Ha r d   n o is e  r e d u ctio n   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                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   3 ,  J u n e   20 25 :   2 8 4 5 - 2 8 5 6   2852   r em o v es h ig h - f r e q u en c y   n o is e   co m p o n en ts ,   wh ich   m a y   r ep r esen t sm all  an d   ir r elev an t stru ctu r es o r   ar tifa cts in   th e  im ag e.   As  s h o wn   i n   th e   ta b le,   h ar d   n o is e  r ed u ctio n   h as  s ig n if ican tly   r ed u ce d   th ese  a r tifa cts  in   th e   im ag es,  th o u g h   s o m e  im a g e  s tr u ctu r es  h av e  b ee n   o v er - s im p lifie d ,   lo s in g   f in er   d etails.   So f t  n o is e  r ed u ctio n ,   o n   t h e  o th er   h an d ,   r etain s   m o r e  o f   th e  im a g e' s   s tr u ctu r al  in f o r m atio n   wh il e  s till   s u p p r ess in g   n o is e.   T h e   r esu lts   d em o n s tr ate  th at  th e  im ag es  m ai n tain   m o r e  f in e  d etails  co m p ar ed   to   h ar d   n o is e  r e d u ctio n ,   wh ile  s till   s m o o th in g   o u t  less   r elev an t  ar ea s .   T h is   b alan ce   b etwe en   n o is e  s u p p r ess io n   an d   s tr u ctu r e  r eten tio n   is   cr u cial  f o r   en h a n cin g   s ig n if ican t  f ea tu r es,  s u ch   as  lesi o n s   o r   v ess el  p atter n s ,   in   f u n d u s   im ag es.   T h r esh o ld i n g   is   th e  f in al  s tep   in   th e  p r ep r o ce s s in g   p ip elin e,   co n v e r tin g   th e   g r a y s ca le  im ag es  in t o   b in ar y   im a g es.  I n   th is   s tep ,   ar ea s   o f   in te r est  ar e  h ig h lig h ted   in   wh ite,   wh ile  th e  b ac k g r o u n d   is   r ep r esen ted   a s   b lack .   T h is   tech n iq u e  ef f ec t iv ely   s eg m en ts   o u t  im p o r tan t  r eg io n s   s u c h   as  lesi o n s   o r   o th er   ab n o r m al  a r ea s   f r o m   th e  b ac k g r o u n d .   I n   th e  tab le,   th e  th r esh o ld in g   s tep   h as su cc ess f u lly   is o lated   k ey   f ea t u r es f r o m   th e  b ac k g r o u n d ,   m ak in g   it   ea s ier   to   i d en tif y   cr itical  r e g io n s   o f   in ter est  in   th e   im ag es.  T h e  r e s u lt  is   a  clea n   s eg m e n tatio n   o f   s i g n if ican t  a b n o r m alities ,   p o ten tially   en h an ci n g   th e  ac cu r ac y   o f   f u r th er   an aly s i s   an d   f ea tu r e  e x tr ac tio n   p r o ce s s es.   T h e  p r e p r o ce s s in g   r esu lts   d e m o n s tr ate  an   e f f ec tiv e  p ip elin e  f o r   p r e p ar in g   f u n d u s   im a g es  f o r   f u r t h er   m ed ical  an aly s is   an d   s eg m en tatio n   task s .   T h e  g r ay s ca le  co n v er s io n   s im p lifie s   th e  im ag e,   n o is e  r ed u ctio n   en h an ce s   im ag e  q u ality   b y   s u p p r ess in g   ir r ele v an t  in f o r m a tio n ,   an d   t h r esh o ld in g   is o lates  k ey   f ea tu r es  f o r   m ed ical  d iag n o s is .   W h ile  h ar d   n o is e  r ed u ctio n   m ig h t  o v er - s im p lify   s o m e  im ag e  d etails,  s o f t  n o is e  r ed u ctio n   s tr ik es  a  g o o d   b alan ce   b y   r e tain in g   ess en tial  s tr u ctu r al   in f o r m atio n .   T h e  s eg m en tatio n   ac h iev ed   th r o u g h   th r esh o ld in g   p r esen ts   a   clea r   b in ar y   r e p r esen tatio n   o f   th e  r eg i o n s   o f   in ter est,  wh ich   is   u s ef u l  f o r   f u r th e r   an aly s is   s u ch   as  th e  d etec tio n   o f   r etin al  d is ea s es.   T h is   p r ep r o ce s s in g   p ip elin e,   as  s h o wn   in   th e  tab le,   ef f ec tiv ely   en h an ce s   th e  f u n d u s   im ag es,  m a k in g   th e m   s u itab le  f o r   th e  n e x t  s tag es  o f   f ea tu r e  ex tr ac tio n   an d   class if icatio n ,   cr u cial  f o r   ac cu r ate  d iag n o s is   in   o p h th al m o lo g y .     3. 3 .    Resul t   o f   pro ce s s ing   T h e  r esu lts   p r esen ted   in   T ab le  3   illu s tr ate  th e  im ag e  s eg m en tatio n   an d   f ea tu r e  ex tr ac tio n   p r o ce s s es  ap p lied   to   f u n d u s   im ag es  f r o m   eig h t  p atien ts .   T h e  tab le  is   d iv id ed   in to   two   m ain   s ec tio n s :  I m ag e  Seg m en tatio n   an d   I m ag e  E x tr ac tio n   u s in g   t h e  GL C M  Me th o d .   T h e  s eg m en tatio n   p r o ce s s   in clu d es  th r esh o ld in g ,   m ar k e r   f o r eg r o u n d   d etec tio n ,   a n d   th e  ap p licatio n   o f   th e  W ater s h ed   Alg o r ith m ,   wh ich   h i g h lig h ts   d if f er en t  r e g io n s   o f   in ter est  in   th e  f u n d u s   im a g es.  Ad d itio n ally ,   t h e  GL C M  m eth o d   is   u s ed   t o   ex tr ac t  te x tu r e  f ea tu r es,  in clu d i n g   co n tr ast,  co r r elatio n ,   en er g y ,   an d   h o m o g en eity ,   p r o v id in g   q u an tita tiv e  in s ig h ts   i n to   th e   t ex tu r e  p r o p er ties   o f   th e  s eg m en ted   r e g io n s .   T h ese   f ea tu r es  ar e  cr u cial  f o r   d iag n o s in g   an d   d if f er e n tiatin g   r etin al  co n d itio n s   b ased   o n   v ar iatio n s   in   th e  f u n d u s   im ag es.   B elo w  th e  r esu lt o f   p r ep r o ce s s in g   is   s h o wn   in   T ab le  3 .   T h e  im ag e  s eg m en tatio n   an d   f ea tu r e  ex tr ac tio n   p ip eli n e  p r esen ted   in   T ab le  3   d em o n s tr a te  a  r o b u s t   ap p r o ac h   to   a n a l y z i n g   f u n d u s   i m a g e s .   T h e   W at e r s h e d   A l g o r i th m   s u c c es s f u ll y   s e g m e n t s   r e g io n s   o f   i n t e r es t ,   w h i le  t h e   G L C M   m e t h o d   p r o v i d e s   c r i t i c al   t e x t u r e   f e at u r e s   t h at   a r e   es s e n t i a l   f o r   d i a g n o s i n g   r e t i n a l   a b n o r m a l i t i es .   E a c h   p a t i e n t' s   f u n d u s   i m a g e   r e v e als   d is t i n ct   c h a r a ct e r is t i cs ,   w i t h   v a r i a t i o n s   i n   c o n t r a s t ,   c o r r e la t i o n ,   e n e r g y ,   a n d   h o m o g e n e i t y .   H i g h e r   c o n t r as t  v a l u e s   a r e   t y p i ca l l y   a s s o c i at e d   w i t h   m o r e   p r o n o u n c e d   l es i o n s   o r   a b n o r m a li t i es ,   w h i l e   h i g h e r   h o m o g e n e i t y   a n d   e n e r g y   v a l u e s   s u g g e s t   s m o o t h er   a n d   m o r e   u n i f o r m   r e t i n a l   s t r u c t u r e s .   T h is   a n al y s is   h i g h l i g h t s   h o w   a   c o m b i n at i o n   o f   i m a g e   s e g m e n t at i o n   t e c h n i q u e s   a n d   t e x t u r e   a n a l y s is   c a n   e f f e c t i v e l y   is o l at e   a n d   q u a n t i f y   a b n o r m a l i t ie s   i n   f u n d u s   i m a g es ,   p r o v i d i n g   v al u a b l e  i n s i g h ts   f o r   m e d i c al   p r o f e s s io n a l s   i n   d i a g n o s i n g   c o n d i t i o n s   s u c h   a s   DR   o r   m ac u l a r   d e g e n e r a t i o n .   T h e   r es u l ts   e m p h a s i z e   t h e   i m p o r t a n c e   o f   p r e p r o c e s s i n g   a n d   s e g m e n t a ti o n   i n   e n h a n c i n g   t h e   c l a r i t y   an d   p r ec is i o n   o f   m ed ic al  im ag e  an aly s is .   T h e  ac cu r ac y   o f   th e  im ag e  p r o ce s s in g   an d   f ea tu r e  ex tr a ctio n   m eth o d s   ap p lied   i n   th is   r esear ch   d em o n s tr ates  a  s o lid   p er f o r m a n ce .   Fro m   th e   5 0   f u n d u s   im a g e s   u s ed   as  in p u t  d ata,   th e  s eg m e n tatio n   an d   an aly s is   tech n iq u es  wer e  ab le   to   ac cu r ately   id en tify   a b n o r m ali ties   in   4 6   im ag es,  r esu ltin g   in   a n   ac cu r ac y   r ate  o f   9 2 %.   T h is   h ig h   ac cu r ac y   co n f ir m s   th at  th e  co m b in atio n   o f   th e  W ater s h ed   Alg o r ith m   f o r   im ag e  s eg m en tatio n   an d   th e   GL C M  m eth o d   f o r   tex tu r e  f ea tu r e  e x tr ac tio n   is   ef f ec tiv e   in   d etec tin g   k e y   p ath o lo g ical  f ea tu r es,  s u ch   as  lesi o n s   an d   r etin al  ab n o r m alities ,   with   m in im al  m is class if icatio n .   T h e  r o b u s t  s eg m en tatio n ,   alo n g   with   th e  r eliab le   tex tu r e  an aly s is ,   h ig h lig h ts   th e  ef f icac y   o f   th is   ap p r o ac h   in   p r o v id in g   c o n s is ten t  an d   ac cu r ate  d iag n o s tic  s u p p o r t,  m a k in g   it a   v alu ab le  t o o l f o r   r etin al  d is ea s e  an aly s is .   Ou r   r esu lts   s u b s tan tiate  s ig n if i ca n t  ad v a n ce m en ts   o v er   p r io r   s tu d ies.  T h e  in te g r atio n   o f   th e   W ater s h ed   Alg o r ith m   e n ab led   m o r e   p r ec is e  s eg m en tatio n   co m p ar e d   to   Sam a n   et  a l.   [ 1 2 ]   wh i ch   r elied   o n   b asic   m o r p h o lo g ical  o p e r atio n s .   Ou r   s y s tem   ac h iev ed   an   ac cu r ac y   o f   9 2 %,  o u tp e r f o r m in g   th e  8 7 %  ac cu r ac y   o f   Sar k i   et  a l.   [ 1 3 ]   p ar ticu lar ly   in   h an d l in g   im ag es   with   n o is e  an d   ir r e g u lar ities .   Fu r th er m o r e,   o u r   G L C M - b ased   tex tu r e   ex tr ac tio n   d em o n s tr ated   en h an ce d   d if f er en tiatio n   o f   r eti n al  f ea tu r es,   with   m etr ics  s u ch   as  c o n tr ast  an d   co r r elatio n   s h o win g   co n s is ten t  im p r o v em en ts   ac r o s s   d a tasets .   Fo r   in s tan ce ,   th e   en er g y   m etr ic  in   o u r   s tu d y   ac h iev ed   0 . 9 6 4 0   f o r   u n if o r m   t ex tu r es,  s u r p ass in g   p r e v io u s   r esu lts   th at  d id   n o t  em p h asize  tex tu r e  u n if o r m ity .   T h ese  f in d in g s   u n d er s co r e  o u r   f r am ewo r k ' s   r o b u s tn ess ,   s ca la b ilit y ,   an d   p o ten tial  as  a  d iag n o s t ic  to o l  in   clin ical  s ettin g s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Dev elo p men t o f wa ters h ed   a l g o r ith m  fo r   id en tifi ca tio n   o f  d ia b etic  r etin o p a th y  b a s ed   …   ( S u r ma ya n ti )   2853   Pre v io u s   s tu d ies h a v e  e x p lo r e d   v ar i o u s   ap p r o ac h es to   d etec t in g   DR ,   b u t th e y   s till   f ac ed   li m itatio n s   in   ce r tain   asp ec ts .   Fo r   in s tan ce ,   S am an   et  a l.   [ 1 2 ]   u s ed   b asic  m o r p h o lo g ical  o p er atio n s   s u ch   as  d ilatio n   an d   e r o s io n   to   d etec t  an d   class if y   DR ,   b u t   th is   ap p r o ac h   was  less   ef f ec tiv e  in   h an d lin g   o v er lap p in g   f e atu r es  an d   n o is e  in   im ag es.  On   th e  o th er   h a n d ,   Sa r k i  et  a l.   [ 1 3 ]   d ev elo p ed   a  f r a m ewo r k   b ased   o n   C NNs  co m b in ed   with   tr ad itio n al   p r ep r o ce s s in g   tech n iq u es.  Alth o u g h   ac h iev in g   h ig h   ac cu r ac y ,   th is   m eth o d   r eq u ir ed   s ig n if i ca n t  co m p u tatio n al   r eso u r ce s   an d   was  less   f lex ib le  f o r   d i v er s e  d atasets .   R esear ch   b y   L o n g   et  a l.   [ 1 4 ]   em p h asized   m ac h in e  lear n i n g - b ased   m eth o d s   f o r   s eg m en tati o n   an d   class if icatio n ;  h o we v e r ,   th e  i n teg r atio n   o f   m o r p h o lo g ical  o p er atio n s   f o r   im p r o v e d   s eg m e n tatio n   r em ai n ed   m i n im al.   Fu r t h er m o r e,   te x tu r e  a n aly s is   h as  o f te n   b ee n   o v er l o o k e d   as  a n   im p o r tan t  d ia g n o s t ic  p ar am et er .   B y   in teg r atin g   te x tu r e  f ea tu r es  th r o u g h   GL C M,   th is   s t u d y   h i g h lig h ts   th e   im p o r tan ce   o f   tex t u r e  u n if o r m ity   an d   d i f f er en tiatio n   in   d ia g n o s in g   r etin al  a b n o r m alities .   T h is   r esear ch   b u ild s   a  n ew  f o u n d atio n   f o r   m o r e   p r e cise a n d   ef f icien t a u t o m ated   D R   d iag n o s is .       T ab le  3 .   Pro ce s s in g   r esu lt       I mag e   S e g me n t a t i o n   I mag e   e x t r a c t i o n   ( G LC M   M e t h o d )   P a t i e n t   Th r e s h o l d i n g   M a r k e r   F o r e g r o u n d   W a t e r s h e d   A l g o r i t h m   C o n t r a st   C o r r e l a t i o n   En e r g y   H o mo g e n e i t y   1         0 . 2 1 7 1   0 . 9 3 7 3   0 . 9 2 4 8   0 . 9 9 6 1   2         0 . 1 6 1 1   0 . 9 5 9 6   0 . 9 1 5 2   0 . 9 9 7 1   3         0 . 1 0 3 4   0 . 9 3 7 7   0 . 9 6 4 0   0 . 9 9 8 1   4         0 . 0 8 0 6   0 . 9 5 4 6   0 . 9 6 2 1   0 . 9 9 8 5   5         0 . 3 3 9 0   0 . 9 3 2 8   0 . 8 8 9 9   0 . 9 9 3 9   6         0 . 1 6 8 3   0 . 9 7 7 2   0 . 8 4 5 5   0 . 9 9 7 0   7         0 . 1 0 6 1   0 . 9 6 5 6   0 . 9 3 4 8   0 . 9 9 8 1   8         0 . 0 5 2 6   0 . 9 9 1 5   0 . 8 7 2 4   0 . 9 9 8 6       4.   CO NCLU SI O N   T h is   r esear ch   d em o n s tr ates  th e   ef f ec tiv e n ess   o f   co m b i n in g   th e  W ater s h ed   Alg o r ith m   f o r   p r e cise  im ag e  s eg m en tatio n   an d   th e  GL C M  f o r   tex tu r e  f ea tu r e  ex tr ac tio n   in   d etec tin g   DR   f r o m   f u n d u s   im ag es.  W ith   an   ac cu r ac y   o f   9 2 %,  o u r   ap p r o ac h   s ig n if ican tly   ad v an ce s   au to m ated   DR   d etec tio n   b y   ad d r e s s in g   lim itatio n s   in   s eg m en tatio n   p r ec is io n   an d   te x tu r e  an aly s is   f o u n d   i n   p r e v io u s   m eth o d o l o g ies.  T h ese  f in d i n g s   co n tr ib u te  to   th e   f ield   b y   o f f e r in g   a  s ca lab le,   ef f icien t,  an d   r eliab le  d iag n o s tic  to o l  th at  ca n   en h an ce   ea r ly   d etec tio n   an d   tim ely   in ter v en tio n ,   u ltima tely   r e d u cin g   th e  r is k   o f   b lin d n ess   in   d iab etic  p atien ts .   Desp ite  th ese  ac h iev em en ts ,   q u esti o n s   r em ain   r eg ar d in g   th e  ap p licatio n   o f   th is   m eth o d   t o   lar g er ,   m o r e  d iv er s e  d ataset s   an d   its   in teg r atio n   with   r ea l - tim e  d iag n o s tic  s y s tem s   in   clin ical  s ettin g s .   Fu tu r e  wo r k   s h o u ld   f o cu s   o n   en h a n cin g   th e  r o b u s tn ess   o f   th e   alg o r ith m   f o r   h an d lin g   v ar iatio n s   in   im ag e  q u ality   an d   ex p an d in g   th e  m eth o d   to   in clu d e  m u lti - class   class if icatio n   f o r   d if f er e n t  s tag es  o f   DR   s ev er ity .   A d d itio n ally ,   i n teg r atin g   th is   a p p r o ac h   with   a d v an ce d   m ac h in e  lear n i n g   tech n iq u es ,   s u ch   as  d ee p   lear n in g - b as ed   m o d els,  ca n   f u r th er   im p r o v e  ac c u r ac y   a n d   ad ap tab ilit y .   E x p l o r in g   its   ap p licatio n   to   o th er   r etin al  d is ea s es,  s u ch   as  m ac u lar   d eg en er atio n   o r   g lau c o m a,   an d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   3 ,  J u n e   20 25 :   2 8 4 5 - 2 8 5 6   2854   im p lem en tin g   it  with in   p o r tab le  d iag n o s tic  d ev ices  o r   telem ed icin e  p latf o r m s ,   co u l d   s ig n if ican tly   b r o a d en   its   u tili ty .   B y   ad d r ess in g   th ese  ar ea s ,   th is   r esear ch   lay s   a   f o u n d atio n   f o r   d ev el o p in g   c o m p r e h e n s iv e  an d   im p ac tf u l   au to m ated   d ia g n o s tic  s y s tem s   in   o p h t h alm o lo g y ,   s u p p o r tin g   b r o ad e r   ac ce s s   to   h ig h - q u ality   ey e  ca r e.       ACK NO WL E DG M E N T S   T h e  au th o r s   wo u l d   lik e   to   e x p r ess   th eir   s in ce r e  g r atitu d e  t o   Pro f .   Dr .   Sar jo n   Def it,  S.Ko m . ,   M. Ko m .   as  R ec to r   o f   Un iv er s itas   Pu tr a  I n d o n esia  YPTK   Pad an g   an d   Ass o c.   Pro f .   Dr .   Mu h am m ad   R id wan ,   S.E . ,   M. M. ,   as  th e  f o u n d atio n ' s   p r esid en t   o f   Yay asan   Per g u r u an   T i n g g i  Ko m p u ter   ( YPTK )   Pad a n g   f o r   p r o v id in g   th e   n ec ess ar y   f ac ilit ies an d   s u p p o r t th r o u g h o u t t h is   r esear ch .       F UNDING   I NF O R M A T I O N    T h is   r esear ch   was  n o t  s u p p o r t ed   b y   an y   g r an ts   f r o m   f u n d in g   b o d ies  in   th e  p u b lic,   p r iv ate,   o r   n o t - f o r - p r o f it secto r s .       AUTHO R  CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al  u s es  th e  C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize  in d iv id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .       Na m e  o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   Su r m ay an ti   ✓   ✓   ✓       ✓         ✓       ✓     Su m ijan     ✓     ✓     ✓     ✓   ✓       ✓       Saif u l Bu k h o r i   ✓     ✓   ✓       ✓         ✓     ✓   ✓     C   :    C o n c e p t u a l i z a t i o n   M   :    M e t h o d o l o g y   So   :    So f t w a r e   Va   :    Va l i d a t i o n   Fo   :    Fo r mal   a n a l y s i s   I   :    I n v e s t i g a t i o n   R   :    R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi   :    Vi su a l i z a t i o n   Su   :    Su p e r v i s i o n   P   :    P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu   :    Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT   Au th o r s   s tate  n o   co n f lict o f   in t er est.       I NF O RM E D  CO NS E N T     W e  h av e  o b tain ed   in f o r m ed   c o n s en t f r o m   all  in d iv id u als in c lu d ed   in   t h is   s tu d y .       E T H I CAL AP P RO V AL   T h e  r esear ch   r elate d   to   an i m a l  u s e  h as  b ee n   co m p lied   with   all  th e  r elev an t  n atio n al  r eg u l atio n s   an d   in s titu tio n al  p o licies f o r   th e  ca r e  an d   u s e  o f   an im als.       DATA AV AI L AB I L I T Y   T h e  d ata   th at  s u p p o r t   th e  f in d i n g s   o f   th is   s tu d y   ar e   av ailab le  f r o m   th e  c o r r esp o n d in g   au t h o r ,   [ S],   u p o n   r ea s o n ab le  r eq u est.       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   Y .   Le e   e t   a l . ,   “ P e r f o r ma n c e   o f   a r t i f i c i a l   i n t e l l i g e n c e   i n   b a r i a t r i c   su r g e r y :   c o mp a r a t i v e   a n a l y s i s o f   C h a t G P T - 4 ,   b i n g ,   a n d   b a r d   i n   t h e   a meri c a n   so c i e t y   f o r   me t a b o l i c   a n d   b a r i a t r i c   su r g e r y   t e x t b o o k   o f   b a r i a t r i c   s u r g e r y   q u e st i o n s , ”   S u r g e r y   f o r  O b e si t y   a n d   Re l a t e d   D i sea ses ,   v o l .   2 0 ,   n o .   7 ,   p p .   6 0 9 – 6 1 3 ,   Ju l .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . s o a r d . 2 0 2 4 . 0 4 . 0 1 4 .   [ 2 ]   K .   S .   Q a d e r   a n d   K .   C e k ,   “ I n f l u e n c e   o f   b l o c k c h a i n   a n d   a r t i f i c i a l   i n t e l l i g e n c e   o n   a u d i t   q u a l i t y :   E v i d e n c e   f r o m  T u r k e y , ”   H e l i y o n ,   v o l .   1 0 ,   n o .   9 ,   M a y   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . h e l i y o n . 2 0 2 4 . e 3 0 1 6 6 .   [ 3 ]   A .   K h a m a j ,   A .   M .   A l i ,   R .   S a mi n a t h a n ,   a n d   S .   M ,   “ H u m a n   f a c t o r s  e n g i n e e r i n g   s i m u l a t e d   a n a l y si s  i n   a d mi n i s t r a t i v e ,   o p e r a t i o n a l   a nd  mai n t e n a n c e   l o o p s   o f   n u c l e a r   r e a c t o r   c o n t r o l   u n i t   u si n g   a r t i f i c i a l   i n t e l l i g e n c e   a n d   ma c h i n e   l e a r n i n g   t e c h n i q u e s, ”   H e l i y o n ,   v o l .   1 0 ,   n o .   1 0 ,   M a y   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . h e l i y o n . 2 0 2 4 . e 3 0 8 6 6 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.