I nte rna t io na l J o urna l o f   Rec o nfig ura ble a nd   E m be dd e d Sy s t e m s   ( I J R E S)   Vo l.  14 ,   No .   2 J u ly   20 25 ,   p p .   558 ~ 5 7 4   I SS N:  2089 - 4864 DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j r es . v 1 4 . i 2 . p p 5 5 8 - 574          558       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij r es.ia esco r e. co m   Dev elo p m e nt  o f  a w eb - ba sed a pplica tion for real - ti me eye  disea se cla ss ificat io n sy ste m  using   a rtif icia l in tellige nce       K ennedy   O k o k pu j ie 1, 2 ,   Ade ko y a   T o lul o pe 1 ,   Abid e m i O ri m o g un j e 3 ,   J o s hu a   So k o w o nci   M o m m o h 4 Ada o ra   P rincess   I j eh 1 ,   M a ry   O luw a f e y is a y o   O g un dele 5   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 m a t i o n   E n g i n e e r i n g ,   C o l l e g e   o f   En 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   Ex c e l l e n c e   f o r   I n n o v a t i v e   a n d   T r a n sf o r mat i v e   S T EM   Ed u c a t i o n ,   L a g o s St a t e   U n i v e r si t y ,   O j o ,   N i g e r i a   3 De 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 me 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   S o f t w a r e   En g i n e e r i n g ,   M u d i a me   U n i v e r si t y ,   I r r u a ,   N i g e r i a   5 D e p a r t me n t   o f   C y b e r se c u r i t y ,   U n i v e r si t y   o f   D e l a w a r e ,   N e w a r k ,   U n i t e d   S t a t e s       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Sep   4 ,   2 0 2 4   R ev i s ed   Ma y   2 8 ,   2 0 2 5   A cc ep ted   J u n   1 0 ,   2 0 2 5       T h e   in c o rp o ra ti o n   o f   a rti f icia in t e ll ig e n c e   (A I)  in to   th e   f ield   o f   m e d icin e   h a s   c re a ted   n e w   stra teg ies   in   e n h a n c in g   th e   d e tec ti o n   o f   d ise a se ,   w it h   a   f o c u o n   th e   id e n ti f ica ti o n   o f   e y e   d ise a se su c h   a g lau c o m a ,   d iab e ti c   re ti n o p a th y ,   a n d   m a c u lar  d e g e n e ra ti o n   a ss o c iate d   w it h   a g e ,   w h ich   c a n   lea d   to   b li n d n e s if   n o t   d e tec ted   a n d   trea ted   e a rl y   e n o u g h .   Driv e n   b y   th e   n e e d   to   c o m b a b li n d n e ss ,   w h ich   a ff e c ts  a p p ro x im a tel y   3 9   m il li o n   p e o p le  g lo b a ll y ,   a c c o rd in g   to   th e   W o rld   He a lt h   Org a n iza ti o n   (W HO ) .   T h is  re se a r c h   o ff e rs  a   w e b - b a se d ,   re a l - ti m e   a p p ro a c h   to   c las sify in g   e y e   d ise a se f ro m   f u n d u im a g e d u e   to   u se r - f rien d li n e ss .   T h re e   p re - trai n e d   c o n v o lu ti o n a l   n e u ra n e tw o rk   (CNN m o d e ls  a re   a d o p te d ,   n a m e l y   Re sN e t - 5 0 ,   I n c e p ti o n - v 3 ,   a n d   M o b il e Ne tV 3 .   T h e   m o d e ls  w e re   tr a in e d   o n   a   d a tas e o f   8 0 0 0   f u n d u s im a g e s su b d iv id e d   in t o   f o u r   c las se s:  c a tara c t,   g lau c o m a ,   d iab e ti c   re ti n o p a th y ,   a n d   n o rm a e y e s.  T h e   p e rf o r m a n c e   o f   th e   m o d e ls  w a s   e v a lu a ted   in   3 - w a y   (n o rm a e y e   a n d   tw o   d ise a se s)  a n d   4 - w a y   (n o r m a e y e   a n d   t h re e   d ise a se s).  Re sN e t - 5 0   h a d   h ig h e r   p e rf o r m a n c e s,  w it h   9 8 %   a n d   9 7 %   a c c u ra c y   in   th e   re sp e c ti v e   c las sif ica ti o n s,  c o m p a re d   to   In c e p ti o n V 3   a n d   M o b il e Ne t V 3 .   C o n se q u e n tl y ,   Re sN e t - 5 0   w a u se d   i n   a n   o n li n e   a p p li c a ti o n   t h a m a d e   re a l - ti m e   d iag n o se s.  T h is  re se a rc h   f in d in g re v e a th e   p o ten ti a o f   CNN in   t h e   h e a lt h c a re   in d u stry ,   p a rti c u larly   in   re d u c i n g   o v e r - re li a n c e   o n   sp e c ialists  a n d   in c re a sin g   a c c e ss   t o   q u a li ty   d iag n o stic  tec h n o lo g ies .   Esp e c ially   in   c rit ica a re a su c h   a th is  w i th   li m it e d   h e a lt h c a re   re so u rc e s,  w h e re   th e   tec h n o l o g y   c a n   c re a te  sig n i f ica n g a p in   d ise a se   d e tec ti o n   a n d   c o n tro l .   K ey w o r d s :   C o n v o lu tio n   n e u r al  n et w o r k s   Fu n d u s   i m a g es   Mo b ileNetV3   R esNet - 50   W o r d   Hea lth   Or g an izatio n   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ken n ed y   O k o k p u j ie   Dep ar t m en t o f   E lectr ical  an d   I n f o r m atio n   E n g in ee r i n g ,   C o lle g o f   E n g i n ee r in g ,   C o v en a n Un i v er s it y   K m .   1 0   I d ir o k o   R o ad ,   C an aa n   L an d ,   Ota,   O g u n   State,   Ni g er i a   E m ail:  k en n ed y . o k o k p u j ie@ c o v en a n tu n i v er s it y . ed u . n g       1.   I NT RO D UCT I O N     T h r ap id   d ev elo p m e n o f   ar tif icia in tel lig e n ce   ( A I )   in   m ed icin h a s   o p en ed   u p   n e w   a v en u es  to   i m p r o v th ac cu r ac y   an d   p ac o f   d is ea s d iag n o s i s .   Diab eti r etin o p ath y ,   g la u co m a,   an d   ag e - r elate d   m ac u lar   d eg en er atio n   ( A MD )   ar f ew   o f   th m an y   s u ch   ex a m p le s   o f   e y d is ea s d iag n o s is   an d   h av b ee n   o n o f   th lar g est  i n ter est s   o f   m a n y   r esea r ch er s .   T h d is ea s es  m a y   r es u lt  in   s e v er v is u al  i m p air m e n t   o r   b lin d n es s   w h e n   d iag n o s ed   late,   y et  th d iag n o s is   o f   e y d is ea s es  is   u s u all y   d ep en d en o n   ex p er o p in io n ,   u tili za tio n   o f   ex p en s iv eq u ip m e n t,  an d   lo n g er   d iag n o s i s   [ 1 ] .   T h is   is   g r ea d etr im e n to   in d i v id u al s   r esid in g   in   r e m o te  o r   p o o r   r eg io n s   w it h   less   ac ce s s i b ilit y   to   q u alit y   h ea lt h   f ac i liti e s   an d   ex p er ts .   Hen ce ,   th er is   g r o w i n g   n ee d   f o r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t     I SS N:   2089 - 4864       Dev elo p men t o f a   w eb - b a s ed   a p p lica tio n   fo r   r ea l - time  ey d is ea s cla s s if ica tio n     ( K en n ed Oko kp u jie )   559   lo w - co s t,  p o r tab le,   an d   s ca lab le  d iag n o s tic  tec h n o lo g y   th at   w il b ca p ab le  o f   id en t if y i n g   e y d is ea s e   in   r ea l - ti m a n d   allo w i n g   ea r l y   i n ter v en tio n   to   p r ev e n t p er m an e n t lo s s   o f   v is io n .   E y d is ea s is   o n o f   th p r i m r ea s o n s   f o r   b lin d n ess   i n   t h w o r ld ,   af f ec ti n g   m illi o n s   o f   i n d iv id u al s ,   esp ec iall y   i n   t h ir d - w o r ld   co u n tr ies  w h er h ea l th   i n f r astr u c tu r is   n o av ailab le.   A   r ep o r f r o m   t h W o r ld   Hea lth   Or g a n izat io n   ( W HO)   s a y s   t h at  alto g et h er ,   th er ar 3 9   m illi o n   in d i v id u al s   th r o u g h o u t h w o r ld   w h o   ar b lin d ,   an d   at  lea s 2 . 2   b ill io n   i n d iv id u als  h a v n ea r   o r   d is tan ce   v i s io n   d e f icie n c y .   I n   at  least  1   b illi o n   o f   th e m ,   v i s io n   lo s s   ca n   b p r ev en ted ,   s o   ea r l y   an d   p r o p er   d iag n o s is   i s   n ec e s s ar y   to   p r ev en t v is io n   lo s s   [ 2 ] .   C u r r en m et h o d s   f o r   th d etec tio n   o f   e y d is ea s e,   esp ec i all y   in   o p h t h al m o lo g y ,   r el y   o n   f u n d u s   i m a g er y   a n d   o p tical  co h er en ce   to m o g r ap h y   ( O C T )   s ca n n i n g .   T h ese  i m a g i n g   te ch n o lo g ies  p r esen t     h ig h - r eso l u tio n   i m a g es  o f   t h e   r etin an d   o p tic  n er v e,   w h ic h   ar cr u cial  in   d iag n o s i n g   ey d is ea s [ 3 ] ,   [ 4 ] .   Diag n o s is   o f   th i m ag e s   is   u s u all y   lef to   th ex p er ts   o f   o p h th al m o lo g i s ts   o r   i m ag i n g   tech n ic ian s .   Ma n u al   in s p ec tio n ,   h o w ev er ,   is   ted io u s ,   s u b j ec tiv e,   an d   er r o r - p r o n e.   Mo r eo v er ,   it  b ec o m es  i n f e asib le  in   lar g e - s ca le  s cr ee n i n g .   He n ce ,   an   i n s tan t,  au to m ated ,   an d   s ca lab le  s o lu t i o n   f o r   e y d is ea s d etec tio n   f r o m   m ed ical  i m a g es   is   p r ess in g   r eq u ir e m en t.   R ec en s tu d ie s   h a v s h o w n   t h at  co n v o lu tio n al  n eu r al  n et w o r k   ( C NN) - b ased   m o d els,  esp ec iall y   w h e n   tr ain ed   f r o m   lar g an n o tated   d atab ases ,   ca n   v er i f y   s i m ilar   o r   ev en   s u p er io r   d eg r ee s   o f   a cc u r ac y   t h an   h u m a n   ex p er ts   f o r   th d etec tio n   o f   d is ea s es  l ik d iab etic  r etin o p at h y ,   g lau co m a,   m ac u lar   d eg e n er atio n ,   an d   r etin al   d is ea s [ 5 ] ,   [ 6 ] .   Hig h - p r o f ile   s y s te m s   s u c h   a s   Dee p Mi n d 's  A I   d iag n o s i s   o f   e y d i s ea s h a v s h o w n   th e   ca p ab ilit ies  o f   d ee p   lear n i n g   m o d e l s   to   d etec th o s d i s ea s es  ac cu r atel y   f r o m   e y s ca n s ,   u s u all y   d etec tin g   ea r l y   s i g n s   th a m a y   g o   u n d ete cted   b y   h u m a n   p h y s icia n s .   T h r ee   ey co n d itio n s ,   n a m el y   d iab etic  r etin o p ath y ,   ca tar ac an d   g lau co m a,   w er s elec t ed   f o r   th s tu d y   b ec a u s o f   t h eir   p r ev a len ce   in   e y h ea lt h   all  o v er   th w o r ld .   C atar ac t s   ca n   b s ee n   as  m ed ical  co n d itio n   w h er th e y len s es  b ec o m h az y ,   an d   e y e s ig h co m p r o m is ed .   I is   m o s tl y   ca u s ed   b y   f ac to r s   s u c h   as  ad v an ce m e n in   a g e,   r ad iatio n ,   ce r tain   m ed icat io n s   o r   ev en   at - b ir th   ( co n g en ital   ca tar ac t)   tr ig g er s .   S y m p to m s   an d   s i g n s   m o s t y p ica ll y   r ep o r ted   w it h   ca tar a cts  ar n ig h b li n d n e s s ,   p h o t o p h o b ia  an d   g lar e,   ch an g i n g   g lass e s   o r   co n tact  le n s   p r escr ip tio n ,   co lo u r   lo s s ,   a n d   b lu r r ed   v i s io n   [ 7 ] - [ 9 ] .   Dail y   ac ti v itie s   s u c h   as   d r iv in g ,   r ea d in g ,   an d   r ec o g n iz in g   p eo p le  ar n eg ati v el y   a f f e cted   b y   ca tar ac ts ,   w h ich   d ec r ea s es  th e ir   q u alit y   o f   lif e.   T h is   ac co u n ts   f o r   b lin d n es s   a m o n g   eld er l y   p eo p le  w o r ld w id e.   C atar ac ts   ar co m m o n l y   tr ea ted   b y   s u b s t itu t io n   w it h   an   ar tif icial  clea r   len s   i m p lan an d   s u r g i ca ex cisi o n   o f   th p ac if ied   len s .   T h p r o ce d u r is   in d ee d   ex tr e m e l y   s a f a n d   ef f e ctiv i n   m o s t p atien t s   r eg ai n in g   g o o d   v is io n   [ 1 0 ] .   Glau co m r e f er s   to   co llecti o n   o f   e y p r o b le m s   t h at  lead   to   o p tic  n er v lo s s   r eq u ir ed   f o r   clea r   s ig h t.  T h co n d itio n   is   n o r m a ll y   b r o u g h ab o u b y   t h ex ce s s i v el y   h i g h   p r ess u r i n   th e y e.   I is   th lead i n g   ca u s o f   b lin d n es s   a m o n g   p er s o n s   o ld er   th a n   s ix t y   y ea r s .   Glau co m ca n   b b r o u g h t   ab o u b y   g en et ic  p r o b lem s ,   s er io u s   i n f ec tio n s   in   t h e y e s ,   b lo ck ed   e y b lo o d   v ess els,  o r   in f la m m ato r y   d is ea s es  [ 1 1 ] ,   [ 1 2 ] .   Sig n s   o f   d e v elo p in g   g la u co m ca n   b r ath er   d elica te  at   th o n s et  b u w o u ld   u s u al l y   in cl u d g r ad u al l y   p r o g r ess iv p er ip h er al  f ield   l o s s ,   ca u s in g   tu n n el  v is io n   f i n all y ,   t h en   s u d d en   p ain   in   t h e y e,   s o m e ti m es  ac co m p a n ied   b y   n au s ea   an d   v o m it in g ,   r ed d en in g   o f   t h e y es,  s u d d en   b r ea k s   in to   v is io n   an d   h alo s   en co m p as s in g   lig h t.  I ts   i m p ac o n   h u m a n   lif is   q u ite  lar g e,   an d   p e r m a n e n v is io n   lo s s   o cc u r s   if   tr ea t m e n is   n o g iv e n   ad eq u atel y .   Gla u co m ca n   b tr ea ted   u s in g   p r escr ip tio n   ey ed r o p s ,   o r al  m ed icat io n s ,   laser   s u r g er y ,   an d   o th er   s u r g ical  m ea n s   d esig n ed   to   lo w er   in tr ao cu lar   p r ess u r a n d   p r ev en co n ti n u i n g   o p tic  n er v   d am a g [ 1 3 ] ,   [ 1 4 ] .   Diab etic  r etin o p ath y   is   d iab etes - r elate d   e y d i s ea s e.   Data   s h o w s   t h at  e y d is ea s ca u s es  d am a g to   th b lo o d   v es s els   at  t h b ac k   p ar o f   th e   e y e   i n   li g h t - s e n s i tiv e   tis s u k n o w n   as   t h r eti n a.   Diab etic   r etin o p ath y   ca n   o cc u r   i n   an y   p er s o n   w h o   h a s   d iab etes w h et h er   it’s t y p 1   o r   2 an d   th r i s k   o f   d e v elo p in g   it   is   g r ea ter   th lo n g er   p er s o n   h as   d iab etes  a n d   th e   les s   w e ll  it  i s   co n tr o lled   b lo o d   g l u co s lev e ls .   D iab etic   r etin o p ath y - f lo ater s ,   b lu r r y   v is io n ,   f lu c tu at in g   v is io n ,   d ar k   o r   b lan k   s p o ts -   w h ic h   ca n   f ee li k ar ea s   o f   b lin d n es s .   T h d is ea s w o u ld   lead   to   b lin d n es s   if   n o m a n a g ed .   T h ex is ten ce   o f   d iab etic  r etin o p ath y   i n   li f is   s ee n   w h e n   o n i s   h in d er ed   f r o m   r ea d in g ,   d r i v in g ,   o r   d o in g   n ea r l y   e v er y th i n g   else   th a r eq u ir es  g o o d   v i s io n .   Ma n ag e m e n a n d   tr ea t m e n f o cu s   o n   co n tr o llin g   b lo o d   s u g ar   an d   b lo o d   p r ess u r lev el s   w it h   la s er   s u r g er y ,   v itre c to m y ,   o r   d r u g   in j ec tio n s   in to   th ey to   p r ev en f u r th er   b lo o d   leak ag f r o m   t h v es s els  o r   an y   k i n d   o f   in f la m m a tio n .   I n   ad d itio n ,   r eg u lar   e y e x a m in a tio n s   ar cr u cial  f o r   th ea r l y   d iag n o s i s   an d   tr ea t m e n o f   i m p en d i n g   s er io u s   v is io n   lo s s   [ 1 5 ] - [ 1 7 ] .   R ec en r esear ch   b ased   o n   d if f er en d ee p - lear n in g   tec h n iq u e s   f o r   d etec tin g   e y d is ea s e s   is   d is c u s s ed .   Sid d iq u et  a l .   [ 1 8 ]   p r o p o s ed   an   e y d is ea s e   r ec o g n itio n   m o d el  u s i n g   C NN s .   T h r esear ch   f o cu s ed   m ai n l y   o n   th r ee   e y d is ea s e s   i n   B an g lad esh ,   n a m el y   ca tar ac t ,   ch ala zio n ,   an d   s q u i n t.  Si x   C NN  m o d els,  n a m el y   Xce p tio n ,   I n ce p tio n V3 ,   Den s e Net1 2 1 ,   VGG1 6 ,   VGG1 9 ,   an d   Mo b ileNet,   w er co n f i g u r ed .   Af ter   tr ain i n g ,   t h Mo b ileNet  p er f o r m ed   th o th er   m o d els  w it h   an   ac cu r ac y   o f   9 7 . 4 9 %.  T h m o d el  w a s   n o ab le  to   d is ce r n   b et w ee n   n o r m al  ca s an d   an   e y d is ea s e.   Hele n   an d   Go k ila  [ 1 9 ]   p r o p o s ed   an   E YE NE T   s y s te m   f o r   th d etec tio n   o f   e y d is ea s u s i n g   C NN s .   T h E YE NE T   m o d el  p r ed icte d   f iv d if f er en e y d is o r d er s   w it h   s tr o n g   p r ed ictio n   r ates:  g lau co m a,   ca tar ac ts ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4864   I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t ,   Vo l.  14 ,   No .   2 J u l y   20 25 558 - 5 7 4   560   u v ei tis ,   b u lg i n g   e y e s ,   an d   c r o s s ed   e y e s   u s in g   C NN,   s el f - d iag n o s i s   tech n iq u e.   T h C N ar ch itect u r w as   ef f icien an d   i m p r o v ed   d is ea s p r ed ictio n .   T h A d a m   o p t i m izer   w a s   e m p lo y ed   to   o p tim ize  t h p r o p o s ed   m o d el.   T h ev al u atio n   m etr i cs  o f   p r ec is io n ,   r ec all,   ac cu r ac y ,   a n d   F1 - s co r ar e   u tili ze d   to   s u p p o r th e   E YE NE T   m o d el.   T h m a x i m u m   ac c u r ac y ,   9 2 . 3 %,  w as   ac h iev ed   b y   t h E YE NE T   m o d el.   Ho w ev er ,   t h m o d el  w a s   n o t d ep lo y ed   in   r ea l ti m to   ev al u ate  it s   p er f o r m a n ce   in   r ea l - li f s ce n ar io s .   Şü y u n   et  a l .   [ 2 0 ]   w o r k ed   o n   th clas s i f icatio n   o f   h y p er te n s i v r eti n o p ath y   b ased   o n   t h f u n d u s   i m a g es  o f   p atien ts   o f   w id ag u s in g   d ee p   lear n in g   ap p r o ac h .   I n   o r d e r   to   tr ain   th d ee p   lear n in g   m o d el,   ad d itio n al  d ata  s ets  w er p r o d u ce d   b ased   o n   T u r k ey   a n d   b len d ed   th e m   w it h   lo ca d ata  s ets.  T h class if ied   i m a g es  w er tak e n   f r o m   o n l y   o n i m a g i n g   d ev ice.   T h d ata  is   to   b in teg r ated   in ter n atio n a ll y ,   w h ich   ca n   h elp   s tan d ar d ize  th r esu lt s   an d   in cr ea s ac cu r ac y .   T h m et h o d   is   u s ed   to   id en tify   r et in al  v as cu lar   d eg en er atio n ,   in cl u d in g   m ac u lar   ed e m a   an d   f u n d u s   v a s cu l ar   d i s ea s e.   T h e   s y s te m   ac h ie v ed   an   ar ea   u n d er   cu r v ( AUC )   o f   0 . 9 6 2 2 .   A ll  i m a g es  u s ed   f o r   th s t u d y   w er tak e n   o n   s i n g le  d ev ice;  t h m o d el  m a y   p er f o r m   w ell  o n   t h e   i m a g es  f r o m   th at   s p ec i f ic  d ev i ce   b u p o o r ly   o n   i m a g es   tak e n   f r o m   d i f f er en t   d ev ices   o r   in   d if f er en r ea l - w o r ld   co n d itio n s .   Glar et  an d   M u t h u k a n n a n   [ 2 1 ]   p r esen ted   t h u s e   o f   a n   o p ti m ized   C NN  f o r   t h d etec tio n   o f   m u l tip le   e y d is ea s e s .   T h is   p ap er   p r o p o s ed   m et h o d   f o r   th ea r l y   d etec tio n   o f   a g e - r elate d   e y d i s ea s es  u s in g   r eti n al   f u n d u s   i m ag e s   f r o m   th o cu lar   d is ea s i n telli g e n r ec o g n itio n   ( ODI R )   d ataset.   T h im a g es  w er e     p r e - p r o ce s s ed   w it h   m a x i m u m   en tr o p y   tr an s f o r m atio n   a n d   th en   f ed   in to   C NN  f o r   f ea t u r ex tr ac tio n .   T h C NN  w a s   o p ti m ized   u s in g   f l o w er   p o llin at io n   o p ti m izatio n   alg o r ith m   ( FP O A )   to   e n h a n ce   b o th   ac cu r ac y   an d   s p ee d .   Hy p er p ar a m eter s   w er e   also   tu n ed   th r o u g h   FP O A   d u r in g   tr ain in g .   T h o u tp u f r o m   t h C NN  w as   s u b s eq u en t l y   clas s i f ied   u s i n g   m u lticlas s   s u p p o r v ec to r   m ac h i n ( MSVM ) .   T h p r o p o s ed   C NN - b ased   m u ltip le  d is ea s d etec tio n   ( C NN - MD D)   m o d el  ac h ie v ed   o u ts ta n d i n g   p er f o r m a n ce ,   w it h   p r ec is io n ,   ac cu r ac y ,   s p ec if icit y ,   r ec all,   an d   F1 - s c o r es  o f   9 8 . 3 0 %,  9 5 . 2 7 %,  9 5 . 2 1 %,  an d   9 3 . 3 %,  r esp ec tiv ely ,   s u r p ass in g   o th er   o p tim ized   m o d els.  T h d ev elo p ed   m o d el  w a s   n o t d ep lo y ed .   A r i f   et  a l .   [ 2 2 ]   em p lo y ed   C NN   tech n iq u w it h   E f f icie n t Net  ar ch itect u r f o r   th class i f icatio n   o f   f u n d u s   e y i m a g es.  T h is   s tu d y   u s ed   E f f icie n tNet - B 0   f o r   class i f icatio n   o n   Kag g le  d ata s et  o f   3 0 0   i m ag e s .   Data   au g m e n tatio n   in cr ea s ed   th d ataset  to   3 , 6 0 0   im ag e s ,   w it h   1 , 2 0 0   ea ch   f o r   " n o r m a l,"   " ca tar ac t, "   an d   " g lau co m a. "   Fo u r   d atasets   w er g e n er ated o r ig in al,   au g m e n ted ,   au g m e n ted   g r a y s ca le,   an d   au g m en ted   th r es h o ld   i m ag e s .   W ith   th Ad am   o p ti m izer   lear n in g   r ate  o f   0 . 0 0 0 0 1 ,   b atch   s ize  o f   3 2 ,   a n d   2 0   ep o ch s ,   th au g m e n ted   g r a y s ca le   d ataset  s h o w e d   ac cu r ac y ,   p r ec is io n ,   r ec all,   an d   F1 - s co r o f   7 9 . 2 2 %,  8 0 . 3 %,  7 9 . 2 2 %,   an d   7 8 . 8 7 %.  Ho w e v er ,   th d ata  au g m e n tatio n   p r o ce s s   u s e d   ca n   m a k d ata  h av u n r ea lis tic  o r   d ec ep tiv v ar iatio n s ,   th er eb y   r ed u ci n g   th ab ilit y   o f   t h m o d el  to   g e n er alize .   Du   et   a l [ 2 3 ]   p r o p o s ed   an   e y d is ea s r ec o g n itio n   s y s te m   u s i n g   d ee p   n e u r al  n et w o r k   f o r   tr an s f e r   lear n in g   w i th   i m p r o v ed   De m p s ter - S h af er   ( D - S )   e v id en c th eo r y .   I n   th e   r esear ch ,   tr an s f er   lear n i n g   w a s   in tr o d u ce d   to   im p r o v th d ee p   lear n in g - b ased   e y r ec o g n i tio n   s y s te m   a n d   th ef f icie n c y   o f   th m o d el;  th e   n et w o r k   w as  tr ai n ed   a n d   f in e - t u n ed .   I n   o r d er   to   eli m i n ate   th d ec is io n   b ias   o f   th e   m o d e ls   a n d   i m p r o v e   th e   cr ed ib ilit y   o f   th d ec is io n s ,   w p r o p o s a   m o d el  d ec is io n   f u s io n   m et h o d   b ased   o n   th D - th eo r y .   Ho w ev er ,   D - t h eo r y   is   k n o w n   to   b in co m p lete  a n d   ca n   lead   to   c o n f lic tin g   r es u lts ,   w h ic h   m a y   in tr o d u ce   d ec is io n   p ar ad o x es.  T o   elim i n ate  s u c h   li m itatio n s ,   w p r o p o s ed   a   m o d if ied   v er s io n   o f   th D - th eo r y   ca lled   th e   i m p r o v ed   D - ev id en ce   th eo r y   (ID - SET ) .   T h am en d m e n w a s   ca r r i ed   o u to   elim in ate  ex is t in g   p ar ad o x es  an d   in co n s i s ten cie s   i n   t h th eo r y   a n d   h e n ce   en h a n ce   t h e   r eliab ilit y   a n d   ac cu r ac y   o f   t h d ec is io n   f u s io n   p r o ce s s .   W ap p lied   I D - SET   to   th d ec is io n   f u s io n   o f   e y d is ea s r ec o g n itio n   m o d els ,   d em o n s tr ati n g   it s   ef f ec tiv e n e s s   i n   i m p r o v i n g   th m o d el's  p er f o r m a n ce   in   ter m s   o f   b o th   d ec i s i o n   co n s i s te n c y   a n d   tr u s t w o r t h in e s s .   T h d ev elo p ed   m o d el  s h o w ed   s ig n i f ic an r ed u ctio n   in   i n h er e n b ias  an d   i m p r o v ed   r o b u s tn es s .   T h f u s ed   n et w o r k   ac h ie v ed   an   ac c u r ac y   o f   0 . 9 2 3 7 ,   Kap p o f   0 . 8 7 8 ,   an   F1 - s co r o f   0 . 9 1 4   ( 9 5 %   C I   [ 0 . 8 7 5 0 . 9 5 4 ] ) ,   p r ec is io n   o f   0 . 9 4 5   ( 9 5 C I   [ 0 . 9 2 8 0 . 9 6 3 ] ) ,   r ec all  o f   0 . 8 9   ( 9 5 C I   [ 0 . 8 2 1 0 . 9 5 8 ] ) ,   an d   an   A U C   v al u o f   0 . 9 8 7   f o r   th R OC   cu r v e.   T h d ev elo p ed   m o d el  w a s   n o d ep lo y ed   to   s ee   h o w   t h e   p er f o r m a n ce   w o u ld   b in   r ea l - li f s et tin g .   Ma n g la  et  a l [ 2 4 ]   p r o p o s ed   t h u s o f   C NN  f o r   d etec tin g   o cu lar   d is ea s e.   T h p r o p o s ed   s y s te m   o f f er ed   an   ec o n o m ical  an d   r eli ab le  ap p r o ac h   f o r   ass is t in g   i n   th ea r l y   d iag n o s i s   o f   v ar io u s   d is ea s es,  i n clu d i n g   d iab etes,  g lau co m a,   ca tar ac ts ,   A MD ,   m y o p ia,   h y p er te n s io n ,   an d   o th er   r elate d   co n d itio n s .   T h m o d el  u tili ze d   th ODI R - 2 0 1 9   d ataset,   s tr u ctu r ed   o p h t h al m ic  d atab ase  co n tain i n g   e y i m a g es  alo n g   w it h   d e m o g r ap h ic   in f o r m atio n ,   s u c h   a s   th e   ag e s   o f   5 , 0 0 0   p atien ts .   T h an n o tat io n s   w er p er f o r m ed   b y   tr ain e d   h u m a n   r ea d er s   to   m i n i m ize  er r o r s   ca u s ed   b y   m i s lab eled   d ata.   C o m p u ter   v is io n   an d   d ee p   lear n in g   tech n iq u e s   w er lev er ag ed   to   d etec ab n o r m a liti es  in   h i g h - r eso lu tio n   f u n d u s   i m a g es.  T h e   p r o p o s ed   m o d el  w as  te s ted   w it h   v ar io u s   d i s ea s e   co m b i n atio n s ,   ac h ie v i n g   p ea k   ac cu r ac y   o f   9 3 w h en   ap p lied   to   s in g le  d is ea s an d   an   ac cu r ac y   o f   8 3 %   w h e n   u s ed   f o r   d iag n o s i n g   m u ltip le  d is ea s e s   s i m u lta n eo u s l y .   T h d ataset  u s ed   o n l y   co n t ain ed   d if f er en e y e   d is ea s ca s es  w i th o u n o r m a ca s e;  h e n ce ,   th m o d el  w o n t   b ab le  to   d is ce r n   b et w ee n   n o r m al  ca s a n d   an   e y w it h   th d is ea s e.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t     I SS N:   2089 - 4864       Dev elo p men t o f a   w eb - b a s ed   a p p lica tio n   fo r   r ea l - time  ey d is ea s cla s s if ica tio n     ( K en n ed Oko kp u jie )   561   I n   g e n er al,   t h c u r r en tec h n i q u es  h av e   p er f o r m ed   g r ea tl y   in   t h cla s s i f icatio n   o f   e y e   d is ea s es,  b u t   th er h av b ee n   f e w   li m i tati o n s .   On m aj o r   g ap   ( is s u e)   is   th eir   in ab ilit y   to   d is ti n g u i s h   b et w ee n   n o r m al  a n d   d is ea s ed   e y e s ,   o f te n   d u to   t h ab s en ce   o f   n o r m al  ca s es  i n   t h d ataset s   u s ed   to   tr ai n   t h m o d el s .   I n   ad d itio n ,   s u c h   m o d els  ar li m i ted   in   p r ac tical  d ep lo y m e n t,  a n d   t h ei r   p er f o r m a n ce   w o u ld   b i m p ac ted   in   r ea l - w o r ld   co n d itio n s .   F in all y ,   t h m aj o r it y   o f   t h m o d els  ex h ib ited   r ed u ce d   ac cu r ac y   i n   d iag n o s i n g   m u lt ip le  d is ea s es   s i m u lta n eo u s l y ,   s u g g esti n g   t h at  m o d els  w o u ld   n o p er f o r m   o p tim al l y   u n d er   co m p le x ,   m u lti - clas s   s ce n ar io s .   T h is   r esear ch   co m es  w i th   co n s id er ab le  ad v an ce s   to w ar d s   o v e r co m i n g   s u ch   li m i tatio n s .     Dee p   C NN  m o d els  s u c h   as  R esNet - 5 0 ,   I n ce p tio n V3 ,   an d   Mo b ileNetV3   s h o u ld   b ad o p ted   to   im p r o v e   p er f o r m a n ce   i n   co m p le x ,   m u lt i - clas s   s ce n ar io s .     T r ain in g   o f   m o d els  w i th   d ata s ets  w h ich   co n tai n   n o r m a l c ase s   to   b ab le  to   d is ce r n   b et w e e n   n o r m al  an d   a   d is ea s ca s e .     I n co r p o r atin g   w eb - b ased   ap p licatio n s   f o r   r ea l - ti m d ep lo y m en t.   T h r esear ch   s tr u ct u r i s   a r r an g ed   as  f o llo w s s ec tio n   2   ex p lain s   i n   d etail  t h s u g g e s ted   m et h o d o lo g ical  ar r an g e m e n t.  Sectio n   3   g i v es  d etailed   ex p l an atio n   o f   th r es u lt s   an d   d etailed   ex a m in at io n .   Fin all y ,   s ec t io n   4   co n clu d es t h r esear ch ,   s y n t h esi s in g   t h k e y   f i n d i n g s   an d   t h eir   s ig n i f ica n ce .       2.   RE S E ARCH   M E T HOD   T h f u l ap p r o ac h   u s ed   i n   th d ev elo p m e n o f   a   s ca lab le  w eb - b ased   ap p licatio n   f o r   r ea l - ti m e y e   d is ea s clas s i f icatio n   u s in g   C NN s   is   d i s cu s s ed   i n   t h is   s ec ti o n .   T h d ev elo p ed   m o d el  is   s u m m ar ized   in   t h e   co n ce p tu al  f r a m e w o r k   in   Fi g u r 1 ,   f r o m   t h d ata  ac q u i s it io n ,   i m a g p r ep r o ce s s in g ,   d ataset  s p lit,  lo ad in g     p r e - tr ain ed   C NN  m o d els,  m o d el  tr ain i n g   a n d   v alid atio n ,   m o d el  ev alu atio n ,   an d   f in all y ,   m o d el  d ep lo y m e n t.       D at a   A c q ui s i ti o n I m a g e P r e pr oc e s s i ng D a ta s e S pl i ti ng T r ai ni ng   S e t V a l i da ti o S e t T e s ti n g   T e s t L o a pr e - tr a i ne C N N   m o de l s R e s N e t 50 I nc e pti on V 3 Mob i l e N e tV 3 P e r f o r m a nce   E v al ua ti on  of   Mo d e l s Mod e l   D e pl oy m e n t 80 % 10 % 10 %     Fig u r 1 .   C o n ce p tu al  f r a m e w o r k       2 . 1 .     Da t a s et   a cquis it io n   T h d ataset  u s ed   f o r   t h is   s t u d y   w as  m ad o f   8 , 0 0 0   i m ag es  ac r o s s   f o u r   c lass e s ,   n a m e l y ,   n o r m al,   ca tar ac t,  g lau co m a,   an d   d iab e tic  r etin o p ath y .   T h is   d ataset  w a s   f o r m ed   f r o m   th co m b in atio n   o f   t w o   d is tin c t   d atasets .   T h f ir s w a s   th C h ák u   f u n d u s   i m a g d atab ase ,   w h ich   co n s i s ts   o f   1 , 3 4 5   r eti n al  f u n d u s   i m a g e s   ca teg o r ized   in to   t w o   cla s s e s ,   n a m e l y ,   n o r m al  e y i m a g es  a n d   g la u co m a,   r etr iev ed   f r o m   Fig s h ar [ 2 5 ] .   T h s ec o n d   d ataset  w as  p r iv atel y   s o u r ce d ,   w h ic h   in cl u d ed   ab o u 6 , 6 5 5   im ag e s   d iv id ed   in to   f o u r   class es,  n a m el y ,   n o r m al  e y i m ag e s ,   ca tar ac t,  g lau co m a,   an d   d iab etic  r etin o p ath y .   T h t w o   d atasets   w er co m b i n ed   to   cr ea te   an   i m p r o v ed   d ataset  an d   r o b u s d ataset  s ize  f o r   b etter   tr ain in g   o f   m o d els  to   p r ev en th p r o b lem   o f   g en er aliza tio n   to   u n s ee n   e x a m p les.  Sa m p le  i m a g es   f r o m   e ac h   clas s   o f   i m ag e   ar d ep icted   in   Fi g u r 2 also ,   v ar io u s   s ize s   o f   clas s es  o f   t h d ataset  ar d ep icted   in   T ab le  1 .   T h co m b i n ed   d ataset   av er a g es  2 0 0 0   i m ag e s   i n   ea ch   o f   t h class e s   to   h a n d le  th p r o b lem   o f   u n b alan ce d   cl ass es  t h at  co u ld   lead   to   b iased   tr ain in g   an d   p o o r   g en er aliza tio n .   Fi g u r e   2 ( a)   s h o w s   an   e y d is ea s co n d itio n   ca lled   g lau co m a ,   w h ile  Fi g u r e s   2 ( b )   an d   ( c)   s h o w   th at  o f   ca tar ac t s   an d   d iab etic  r etin o p ath y ,   r esp ec tiv el y ,   f in a ll y ,   Fi g u r e   2 ( d )   s h o w s   t h n o r m al  e y e.   G lau co m is   an   e y ail m e n t h at  d a m a g es  th o p tic  n er v [ 1 1 ] ,   [ 1 2 ] .   T h is   i m p air m e n ca n   lead   to   b lin d n es s .   C atar ac t s   ar clo u d y   len s es   t h at  d is tr e s s   v is io n   an d   ca n   b in s ti g ated   b y   ag ei n g ,   in j u r y ,   o r   o th er   f ac to r s   [ 7 ] - [ 9 ] .   Diab etic   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4864   I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t ,   Vo l.  14 ,   No .   2 J u l y   20 25 558 - 5 7 4   562   r etin o p ath y   is   a   d iab etes  co m p licatio n   t h at  a f f ec ts   th e   e y e s   a n d   is   ca u s ed   b y   h u r to   th b lo o d   v ess els   o f   t h e   lig h t - s e n s it iv ti s s u at  t h r etin ( th b ac k   o f   t h e y e)   [ 1 5 ] - [ 1 7 ] .       T ab le  1 .   Gr o u p s   o f   f u n d u s   i m a g es  f o r   th d is ea s e s   D i se a se   ( c l a sse s)   t y p e   N o   o f   i mag e s   C a t a r a c t   2 0 0 0   G l a u c o ma   2 0 0 0   D i a b e t i c   r e t i n o p a t h y   2 0 0 0   N o r mal   e y e   i mag e   2 0 0 0               ( a)   ( b )   ( c)   ( d )     Fig u r 2 .   Sa m p le  o f   f u n d u s   i m ag es  f r o m   t h d ataset  w it h   v ar io u s   e y co n d itio n s   ( a)   g la u co m a,   ( b )   ca tar ac t,  ( c)   d iab etic  r etin o p ath y ,   a n d   ( d )   n o r m al  e y e         2 . 2 .     I m a g pre - pro ce s s ing   T h im a g p r ep r o ce s s in g   p h a s co n s is t s   o f   s er ies  o f   k e y   s tep s clea n i n g   o f   i m a g es,  r es izin g ,   an d   n o r m ali s atio n .   A th i m ag c lean i n g   s ta g e,   all  th f a u lt y ,   b lu r r ed ,   o r   in co m p lete  i m a g es  ar r em o v ed   f r o m   th d ataset  s o   t h at  th m o d el  tr ain s   o n   h i g h - q u a li t y   d ata.   I t   in v o l v es  id e n ti f y i n g   an d   r e m o v in g   i m ag e s   w it h   p o s s ib le  n o is e   o r   ir r elev a n i n f o r m atio n ,   w h ich   m ig h t   n e g at iv el y   i m p ac m o d el  p er f o r m a n ce .   Fo llo w i n g   t h is ,   th i m a g es  ar r esized   to   t h e   s a m e   d i m e n s io n s   in   w a y   th at  t h e y   ar co n s is te n ac r o s s   th e   d ataset.   T h e   tr an s f o r m atio n   o f   p ix e co o r d in ates  f r o m   th o r i g in a i m ag to   th r esized   i m ag e   is   m at h e m atica ll y   r ep r esen ted   as  ( 1 )   an d   ( 2 ) :     x = x W   ×   W   ( 1 )     y = y H   ×   H   ( 2 )     w h er ( x , y )   ar th o r ig in al  p i x el  co o r d in ates  an d   ( x ′, y ′)  ar th co o r d in ates  af ter   r esizin g ,   th er eb y   m a k i n g   all   i m a g es  o f   th s a m s ize,   w h i ch   is   p r er eq u is i te  f o r   e f f ic i en b atch   p r o ce s s i n g   an d   r ed u ce s   co m p u tatio n al   b u r d en   d u r in g   tr ai n i n g .   No r m aliza tio n   i s   t h f in al   s tep ,   w h e r n o r m aliza tio n   is   p er f o r m ed   o n   th p i x el  v al u es,  b r in g i n g   th e m   i n to   co m m o n   r an g e,   r an g i n g   f r o m   in   b et w ee n   0   an d   1 ,   s o   th at  t h m o d el  i s   g iv e n   i n p u t s   o f   t h e   s a m i n te n s it y   le v els.  I is   d o n u s i n g   m i n - m a x   s ca lin g ,   in   wh ich   e v er y   o r ig in al  i m a g p ix e v alu p   ( b et w ee n   0   an d   2 5 5 )   is   s ca l ed   as p r o v id ed   in   ( 3 ) :       P =   P 255 . 0   ( 3 )     2 . 3 .     Da t a s et   s pli t t ing   T h is   r esear ch 's  d ataset  co m p r is es  to tal  o f   8 , 0 0 0   im a g es,   eq u all y   d iv id ed   in to   f o u r   class es  w it h   2 , 0 0 0   im a g es  p er   class   ( ca tar a ct,   g lau co m a,   d iab etic  r etin o p ath y ,   an d   n o r m a l) .   T o   im p r o v an d   g en er alize   th e   m o d el  p er f o r m an ce ,   t h d atas et  w a s   d iv id ed   in to   s tr ateg i s p lit,  th at  i s ,   8 0 f o r   tr ain i n g   f o r   th m o d el  to   lear n   f r o m   lar g d ata  an d   u n d er s tan d   all  p o s s ib le  p atter n s   f o r   its   ca teg o r ies.  Fu r t h er m o r e ,   1 0 w a s   allo tted   f o r   v alid atio n ,   w h ic h   is   u s e d   to   m o n ito r   th m o d el  tr ain i n g   p er f o r m an ce .   T h v a li d atio n   s et  allo w s   g en er aliza tio n   an d   ad j u s t m e n t   o f   h y p er p ar am e ter s   d u r in g   tr ain i n g .   T h last   1 0 w a s   h eld   o u f o r   th test   s et.   I h elp s   in   g i v i n g   a n   u n b iase d   esti m ate  o f   h o w   w ell  t h m o d el  w il p er f o r m   af ter   tr ain in g   an d   v al id atio n .   T esti n g   o n   u n s ee n   d ata  w ill  d eter m i n h o w   th m o d el  ca r r ies  o u its   p er f o r m a n ce   a n d   ac cu r ac y   i n   an n o tati n g   i m a g es  f o r   ev er y   ca te g o r y .   T h p r o p o r tio n s   o f   th d ata  s p lit  ar r ec o r d ed   in   T ab le  2 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t     I SS N:   2089 - 4864       Dev elo p men t o f a   w eb - b a s ed   a p p lica tio n   fo r   r ea l - time  ey d is ea s cla s s if ica tio n     ( K en n ed Oko kp u jie )   563   T ab le  2 .   Data s et  s p lit  r atio   C l a sse s   T r a i n i n g   se t   ( 8 0 %)   V a l i d a t i o n   s et   ( 1 0 %)   T e st i n g   se t   ( 1 0 %)   C a t a r a c t   1 6 0 0   2 0 0   2 0 0   G l a u c o ma   1 6 0 0   2 0 0   2 0 0   D i a b e t i c   r e t i n o p a t h y   1 6 0 0   2 0 0   2 0 0   N o r mal   e y e   i mag e   1 6 0 0   2 0 0   2 0 0   T o t a l   6 4 0 0   8 0 0   8 0 0       2 . 4 .     M o del  s elec t io n   B ased   o n   ap p r o p r iate  d ata   p r ep r o ce s s in g   a n d   s u b s eq u e n d iv is io n   in to   tr ain i n g   an d   v ali d atio n /tes t   d atasets ,   t h r ee   d if f er en C N m o d el s   w er c h o s e n   an d   e x p e r i m en ted   w it h   to   g a u g w h ic h   m o d el  ac ted   m o s f av o u r ab l y   f o r   e y d is ea s c lass i f icatio n   w it h i n   its   o w n   ca teg o r y .   T h th r ee   ch o ices  f o r   o u r   s tu d y   w er e   R esNet - 5 0 ,   I n ce p tio n V3 ,   a n d   Mo b ileNetV3 ,   w h ic h   ar all   n o w   co n s id er ed   s tate - of - th e - ar ar ch itect u r es  i n   d ee p   lear n in g .   R e s Net - 5 0 ,   I n c ep tio n V3 ,   an d   Mo b ileNetV3   w er s elec ted   f o r   e y d is ea s class i f icatio n   as   th e y   h av b ee n   w id el y   s h o w n   to   e f f icien tl y   ex tr ac s u b tle  p atter n s   i n   m ed ical  i m a g in g .   T r ain i n g   s p ee d   r e m ai n s   a   s tr o n g   p o i n f o r   R esNe t - 5 0 ;   as  co n s eq u e n ce   o f   f o r m i n g   d ee p er   n et w o r k s   a n d   i m p le m en t in g   r esid u al   co n n ec tio n s ,   it   n o w   r e n d er s   m u ch   f a s ter   tr ai n i n g   o n   lar g e   d atasets .   I n ce p tio n V3   e x ce ls   in   m u lti - s ca le  f ea t u r e   ex tr ac tio n ,   w h ic h   is   o f   u t m o s t   i m p o r tan ce   in   r ec o g n is in g   s u b tle  f ea tu r e s   in   e y d is ea s es.  On   th o t h er   h a n d ,   Mo b ileNetV3 ,   as  lig h t w e ig h r ea l - ti m o n - d ev ice  cla s s i f ier ,   is   ex tr e m el y   e f f icie n an d ,   th er e f o r e,     w ell - s u i ted   f o r   w eb - b ased   h e alth   ap p licatio n .     2 . 5 .     M o del  c o nfig ura t io n   T h e   i n c e p ti o n V 3   o n   t h e   i n p u t   r e s o l u t i o n   w a s   2 9 9 × 2 9 9 ,   t h e   R e s N e t - 5 0   a n d   M o b i le Ne t V 3   w e r 224 × 2 2 4   p i x e l s ,   w h i ch   is   a   s t an d a r d   s i z e   f o r   th e   m a jo r i ty   o f   im ag e   cl a s s if i c a ti o n   i s s u e s ,   in c lu d in g   m e d i c al   im ag i s s u e s .   T h e   in p u t   r e s o lu ti o n   h as   a   b a l a n c e   in   t h a t   i t   c o l le c t s   en o u g h   im ag e   in f o r m a tio n   w i th o u t   m ak in g   c o m p u t a ti o n a l   d em an d s   t o o   h e a v y .   I t   al l o w s   th e   m o d e t o   ex t r a ct   k ey   f e a tu r es   f r o m   ey e   f u n d u s   im ag es ,   e . g . ,   t h o s e   t h a t   a r e   s u g g es ti v e   o f   ey e   d i s e a s es  l ik d i a b e ti c   r et in o p a t h y   o r   g l au c o m a ,   an d   m a in t a in   p r o c es s in g   tim es  w ith in   r e al i s t i c   b o u n d s   f o r   a ct u al   a p p l i c at i o n s   i n   c l in i ca l   s c e n a r i o s .   Pr e - t r a in e d   w eig h t s   o f   I m ag e N et   w e r u t il i z e d   w ith   a l l   th r e e   m o d e ls ,   w h ic h   p r o v i d e d   a   s u b s ta n t i al   g a i n   v i a   t r an s f e r   l e a r n in g .   I m a g e N e t ,   a   l a r g e   d a t as et  o f   o v e r   a   m il l i o n   im ag es   d is t r ib u t e d   a c r o s s   a   th o u s an d   c at eg o r i e s ,   g iv es   a   c o n s i s t en t   f e atu r e   r e p r e s en t at i o n   th at  c a n   b e   q u i ck ly   f i n e - tu n e d   f o r   o t h e r   a p p l i c at i o n s .   B y   s t a r tin g   t h e   m o d el s   f r o m   t h e s e   p r e - tr a i n e d   w eig h t s ,   th n e t w o r k   b en ef i ts   f r o m   a   s t r o n g   f o u n d a ti o n   o f   l e a r n e d   f e at u r es  a n d   c a n   h e n c e   c o n v e r g e   m o r q u i ck ly   an d   a t ta in   b e t t e r   a c cu r ac y   w it h   f ew e r   l a b e l l e d   im ag e s   s p e c ia l i ze d   f o r   ey e   d i s ea s e .   T h i s   a p p r o a c h   is   p a r t i cu l a r ly   b en ef i c i al   i n   m e d ic a l   im ag in g ,   w h e r e   l a b el l e d   r e t in al   im ag es   a r e   u s u al ly   s p a r s e   an d   c o s t ly   t o   o b t ain .   T h lay er   co u n ad d ed   at  th en d   o f   t h th r ee   ar ch ite ctu r es R es Net - 5 0 ,   I n ce p tio n V3 ,   an d   Mo b ileNetV3 h as  b ee n   s p ec iall y   t u n ed   f o r   th s p ec i f ic  ta s k   o f   e y e   d is ea s class if icatio n ,   as  s h o w n   i n   t h e   p ip elin Fig u r 3 .   a.   Flatt en   lay er :   th F lat ten ( )   lay er   co n v e r ts   th m u lti - d im en s io n al  o u t p u f r o m   th c o n v o lu t io n al   b ase  in t o   a   o n e - d im en s io n al  v ec t o r .   T h is   t r an s it io n   f r o m   co n v o lu ti o n al   l ay er s   t o   f u lly   c o n n ec t e d   l ay er s   is   ess en ti al   f o r   p r e p a r in g   th e   f e atu r es  ex tr ac t e d   f r o m   r etin a l im ag es f o r   c lass if icat io n   b y   th e   s u b s eq u en d e n s lay er s .   b.   d en s e   lay er   ( 2 5 6   u n its ,   s w i s h   a ctiv atio n ) : th e   f ir s t d en s ( 2 5 6 ,   ac tiv atio n =s w i s h )   la y er   i n tr o d u ce s   2 5 6   f u ll y   co n n ec ted   n eu r o n s   w i t h   th sw i s h   ac ti v atio n   f u n ctio n .   S w is h   is   s m o o th ,   n o n - m o n o to n ic  f u n ctio n   d ef i n ed   b y   ( 4 ) .        ( ) =   ( )   ( 4 )     T h s w is h   ac ti v atio n   f u n ctio n   m ak e s   th m o d el  m o r ab le  to   lear n   n o n - li n ea r ,   s u b tle  r ep r esen tatio n s .   T h i s   allo w s   th m o d el  to   ca p tu r s u b tle  r etin al  i m a g f ea tu r es,  s u ch   as  f a in d iab etic  r etin o p ath y ,   g la u co m a,   o r   ca tar ac t e x p r ess io n s .   c.   Dr o p o u lay er   ( 5 0 % ) d r o p o u ( 0 . 5 )   l ay er   is   ad d ed   as   r eg u la r iz ati o n   an d   o v e r f it tin g   p r ev en ti o n   m ec h an is m .   T h is   l ay er   c au s es   th m o d el   to   p e r f o r m   w ell  o n   n ew   d ata  b y   r an d o m l y   ze r o in g   5 0 o f   th e   n eu r o n s   d u r in g   ev er y   t r ain in g   i te r at io n ,   w h ich   is   p ar ticu l ar l y   cr u ci al   in   m ed i ca l   im ag in g ,   w h er e   t r ain in g   s ets  ar s m all.   d.   Den s lay er   ( 1 2 8   u n its ,   s w is h   ac tiv ati o n ) :   th e   d en s e   ( 1 2 8 ,   ac tiv ati o n =sw is h )   lay er   is   ag ain   u tili z ed   h e r e   t o   in cr ea s e   th a b ili ty   o f   th e   m o d el  t o   lea r n   f r o m   r et in al   im ag es a n d   d et ec t   m o r ac cu r a te   ey d is ea s co m p l ex   p at te r n s .   A g ain ,   s w is h   is   u s e d   h er e   b ec au s e   it   c an   s p ee d   u p   l e ar n in g   in   d ee p   n etw o r k s .   e.   Dr o p o u lay er   ( 5 0 % ) an o th er   d r o p o u ( 0 . 5 )   lay er   is   in clu d e d   to   m ain tain   th r eg u la r iz ati o n   ef f ec t a n d   av o i d   o v e r f itti n g   ag ain   as  th m o d el  b ec o m es  d e e p e r   an d   l ea r n s   in cr ea s in g ly   ab s t r a ct  r e p r es en tati o n s   o f   ey d is e ase   f ea tu r es .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4864   I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t ,   Vo l.  14 ,   No .   2 J u l y   20 25 558 - 5 7 4   564   f.   Ou tp u l ay er th o u tp u d en s ( K ,   ac t iv ati o n = "so f tm a x ",   k er n el _ r eg u la r i ze r =l 2 ( 0 . 0 0 1 ) )   lay er   g en e r at es   p r o b a b i lity   d is t r i b u ti o n s   o v e r   th K   cl ass es  o f   th d at as et  ( n o r m al,   d ia b eti r et in o p a th y ,   g lau co m a,   ca t ar ac t ) .   S o f tm ax   ac t iv ati o n   en s u r es  th e   o u t p u p r o b a b i l ities   s u m   to   o n e ,   m ak in g   th m o d e l' s   cl ass   p r e d i c ti o n s   in te r p r eta b l e.   L 2   r eg u lar iza ti o n   p r ev en ts   o v er f i tt in g   b y   p en al izin g   l ar g e   w eig h ts ,   k e ep in g   th m o d el  r o b u s an d   g en e r al iza b l e.       I n c e p t i o n V 3 R e sN e t - 5 0   M o b i l e N e t V F l a t t e n D e n se   2 5 6   S w i sh D r o p o u t   ( 0 . 5 ) D e n se   1 2 8   S w i sh D r o p o u t   ( 0 . 5 ) D e n se   K   S o f t m a x 2 9 9 x 2 9 9 2 2 4 x 2 2 4 Ca t a ra c t G l a u c o m a D i a b e t i c   re t i n o p a t h y N o rm a l Ba s e   M o d e l s In p u t   Im a g e O u t p u t     Fig u r 3 .   T r an s f er   lear n in g   p i p elin e       T h is   co m b in atio n   o f   la y er s   h a s   f ac il itated   th m o d el  to   ex tr a ct  k e y   f ea t u r es  f r o m   r eti n al  i m ag es  w i th   s p ee d   an d   th e n   ac c u r atel y   c l ass i f y   th e m .   T h s w i s h   ac ti v atio n   f u n ctio n ,   d r o p o u r eg u lar izatio n ,   a n d   L 2   r eg u lar izatio n   o n   o u tp u la y er s   i m p r o v ed   th p er f o r m an ce   o f   m o d els  f o r   th e y d i s ea s c lass i f icatio n   tas k   in   th at  r eg ar d .   T h h y p er p ar am e ter s   o f   T ab le  3   w er th v ar io u s   co n f i g u r atio n s   u s ed   to   tr ain   t h th r ee   v ar ian t s   o f   C NN  ad o p ted   f o r   th i s   s t u d y .   A ll   th r ee   m o d els  m ad u s o f   ca teg o r ical  cr o s s - en tr o p y   lo s s   f u n ctio n ,   s u itab le   f o r   th m u lti - clas s   class if ica ti o n .   T h m o d els  ar tr ain ed   b y   3 2   b atch   s izes,  w h ic h   is   th s tan d ar d   in   m e m o r y   ef f icien c y   a n d   m o d el  co n v er g en ce .   A ll  th m o d els  w er tr ai n ed   at  f i x ed   ep o ch   o f   2 0 ,   allo w i n g   ea c h   m o d el  en o u g h   ti m to   l ea r n   f r o m   t h in p u tted   d ata.   E ar ly   s to p p in g ,   w it h   p atien ce   o f   3 ,   av o id s   o v er f itti n g   b y   s h u tti n g   d o w n   tr ain i n g   i f   v ali d atio n   lo s s   d o es  n o d r o p   f o r   th s u b s eq u e n t h r ee   iter atio n s .   Fo r   th s a k o f   a   w eb   ap p licatio n   th at   s ca le s   to   d o   r ea l - ti m e   clas s if icati o n   o f   e y d is ea s e,   i m ag s ize  a n d   m o d el  co m p le x it y   ar e   b o th   i m p o r tan co n s id er atio n s   to   ac h iev i n g   o p ti m al  ac cu r ac y   a n d   p r o ce s s in g   s p ee d .   T h I n ce p tio n V3   p er f o r m s   o n   co m p ar ati v el y   la r g er   i m a g es  ( 2 9 9 × 2 9 9 ) .   W h ile  th is   m a y   i n cr ea s ac c u r ac y ,   it  w o u ld   b ec o m e   mo r co m p u tatio n all y   e x p e n s i v e,   i m p ac ti n g   th m o d e l's   s u itab ilit y   f o r   r ea l - ti m e   ap p licatio n s   o n     r eso u r ce - co n s tr ain ed   d ev ice s .   I n   co n tr ast,  th 2 2 4 × 2 2 4   im a g r eso lu tio n   o f   Mo b ileNetV3   an d   R esNet - 5 0   is   a   co m p r o m is o f   m o d el  p er f o r m an ce   v er s u s   co m p u ta tio n al  co s t,  h en ce   th eir   ap p licab ilit y   to   w eb   ap p licatio n s   w h er lo w   late n c y   i s   k e y   co m p o n en f o r   r ea l - ti m p r ed ictio n s .   A ll  t h m o d el s   ar en s u r ed   to   b ef f icie n tl y   tr ain ed   an d   co n v er g ed   o w i n g   t o   th A d a m   o p ti m izer   w i th   0 . 0 0 1   lear n in g   r ate,   w h ile  tr ai n i n g ,   v al id atio n ,   a n d   test   s p lits   o f   8 0 :1 0 :1 0   m a k s u r p r o p er   tr ain in g ,   v alid ati o n ,   an d   test in g   h a v b ee n   d o n e.   A ll  t h ab o v e   co n f i g u r atio n s   al lo w   f o r   th p er f o r m an ce   o p ti m izatio n   a n d   ac cu r ac y   o f   t h m o d el s .       T ab le  3 .   Hy p er   p ar am eter s   in   t h R e x n e t - 5 0 ,   Mo b ilen etV 3 ,   an d   I n ce p tio n v 3   m o d els   P a r a me t e r s   I n c e p t i o n V 3   M o b i l e N e t V 3   R e sN e t - 50   I mag e   s i z e   2 9 9 × 2 9 9   2 2 4 × 2 2 4   2 2 4 × 2 2 4   B a t c h   s i z e   32   32   32   Ep o c h s   20   20   20   P a t i e n c e     3   3   3   L e a r n i n g   r a t e   0 . 0 0 1   0 . 0 0 1   0 . 0 0 1   O p t i mi z e r   A d a m   A d a m   A d a m   L o ss  f u n c t i o n   C a t e g o r i c a l   c r o ss - e n t r o p y   C a t e g o r i c a l   c r o ss - e n t r o p y   C a t e g o r i c a l   c r o ss - e n t r o p y   T r a i n i n g   s p l i t   8 0 %   8 0 %   8 0 %   V a l i d a t i o n   s p l i t   1 0 %   1 0 %   1 0 %   T e st   s p l i t   1 0 %   1 0 %   1 0 %   C a l l b a c k s   Ea r l y   st o p p i n g   Ea r l y   st o p p i n g   Ea r l y   st o p p i n g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t     I SS N:   2089 - 4864       Dev elo p men t o f a   w eb - b a s ed   a p p lica tio n   fo r   r ea l - time  ey d is ea s cla s s if ica tio n     ( K en n ed Oko kp u jie )   565   2 . 6 .     M o del  ev a lua t i o pa ra m et ric   T h e   c o n f u s i o n   m a t r ix   w as   u t il iz e d   t o   q u a n t if y   th p e r f o r m an c e   o f   th e   d e e p   C NN   m o d e l   d ev e l o p e d   t o   p r e d i c t   ey e   d i s e as es   f r o m   f u n d u s   im ag es .   T h p e r f o r m an c o f   t h e   m o d e l   w a s   q u a n t if i e d   in   t e r m s   o f   a c cu r a cy ,   p r e c i s i o n ,   r e c a ll ,   a n d   th e   F 1 - s c o r e   f o r   4 - w ay   an d   3 - w ay   ey e   d i s e a s e   c l a s s if ic a t i o n s .   A c cu r a cy   e s t im a t e d   th o v e r a ll   r a t i o   o f   c o r r e c t   c l as s i f ic a t i o n s ,   b u t   t h i s   m e t r i c   w o u l d   b e   m i s l e a d in g   if   t h e   d a t as e t   w a s   u n b a l an ce d   s in c s o m e   ey e   d is e as es   c o u l d   b m o r e   p r ev al en t   t h a n   o th e r s .   Pr e c i s i o n   es tim a t e d   t h e   r a tio   o f   t r u p o s it iv p r e d i c t i o n s i . e . ,   i d en t if y in g   in s t an c es   o f   a   s p e c if ic   ey e   d i s ea s e   o u t   o f   a l l   p o s i tiv e   p r e d i c t i o n s   b y   th e   a lg o r it h m .   T h u s ,   th is   m et r i c   w a s   p r e t ty   e s s en t i al   f o r   r e d u c in g   f al s p o s it iv es ,   s u c h   a s   in   t h e   c as e   o f   p u tt in g   a   h ea l th y   ey e   in   t h e   d is e as e d   c a t eg o r y .   R e c al m e as u r e d   th e   m o d e l' s   a b i li ty   t o   d e t e c t   a ll   t r u e   p o s i ti v c a s e s ,   w h ich   w a s   e x t r a o r d in a r i ly   im p o r t an t   w h en   th e   s i tu at i o n   w as   s u ch   th at  m is s in g   a   d i ag n o s is   o f   a   d is e a s e   ( f o r   ex am p l e ,   g l au c o m a   o r   d i a b et i c   r et in o p at h y )   h a d   s e r i o u s   c lin i c al   r am if i ca t i o n s .   F in al ly ,   th e   F 1 - s c o r e   a t t a in e d   an   e q u al   b a l a n ce   b e tw e en   p r e ci s i o n   an d   r e c a l l   an d   w as   ex t r em e ly   u s ef u l   i n   i n s t an ce s   o f   s k e w e d   p r e v ale n c e   o f   d is e a s e s   b y   c a t eg o r y ,   w h i ch   is   ty p ic a l   in   h e a lth c a r e   d at as e ts .   S u c h   m e a s u r e   g u a r an te e d   th w e b - b as e d   s y s tem   f o r   ey d i s e as e   c l ass if i c at i o n   w as   ac c u r at e   an d   t r u s t w o r t h y   in   r e a l - t im e   a p p li c a ti o n   in   cl in i c a l   en v i r o n m en t s .   M a th em a ti c a l   ex p r es s i o n s   u s e d   f o r   p r e c is i o n ,   a c cu r a cy ,   r e c al l ,   a n d   F 1 - s c o r e   a r e   g iv en   b y   ( 5 ) - ( 8 )   [ 2 6 ] ,   [ 2 7 ] :         =    +   +  +  +    ( 5 )     PPV   =   +    ( 6 )         ( ) =  =     +    ( 7 )     F1 = 2 ×    ×      +   ( 8 )     w h er e :   p o s iti v p r ed ictiv v al u ( PPV ) ,   tr u p o s itiv r ate  ( T P R ) f alse  n e g ati v ( FN ) f alse   p o s itiv ( FP ) ,   an d   tr u p o s itiv ( TP ) .     2 . 7 .   Dev el o p m ent   o f   w eb - ba s ed  a pp lica t io n   A d o p tin g   u s er - f r ie n d l y   ap p r o ac h ,   th i s   r esear ch   d e v elo p ed   w eb - o r ien ted   ap p licatio n   i n t en d in g   t h e   r ea l - ti m clas s i f icatio n   o f   e y d is ea s es  b ased   o n   d ee p   C NN  m o d els.  T h w eb   i n ter f a ce   d ev elo p ed   o n   th e   Flas k   f r a m e w o r k   at  t h b ac k   en d   an d   HT ML /C SS /J av aSc r ip at  th f r o n t   en d   w a s   m e an f o r   r esear ch er s   u p lo ad in g   a n d   class i f y i n g   e y e   i m ag e s   i n to   ca teg o r ies  o f   d i f f er en e y d is ea s e s   s u ch   a s   ca tar ac ts ,   g la u co m a,   d iab etic  r etin o p ath y ,   an d   n o r m al  s tat u s .   T h ap p licatio n   p r o v id ed   d y n a m ic  an d   r esp o n s iv f r o n en d   f o r   th e   p r esen tatio n   o f   th cla s s i f icati o n   o u tco m e s   in   r ea l - ti m e.   T h p h ases   w er o u tl in ed   as  f o llo w s :   a.   C o n f i g u r i n g   t h w eb   in ter f a ce t h w eb   ap p licatio n   b eg an   w it h   Flas k   b ein g   u s ed   a s   th b ac k - e n d   f r a m e w o r k   to   h an d le  u s er   r eq u est s   an d   m a n ag i n ter ac tio n s   w it h   d ee p   lear n in g   m o d els.  T h f r o n t - e n d   w a s   cr ea ted   w it h   HT ML   an d   C SS   to   cr ea te  r esp o n s iv a n d   cl ea n   la y o u t.  T h la y o u t   i n clu d ed   m id d le  f il e   u p lo ad   b u tto n   to   allo w   u s er s   t o   u p lo ad   th eir   ey i m a g es a n d   s p ac to   s h o w   t h clas s i f icat io n   o u tp u t.   b.   Up lo ad in g   an d   d is p la y i n g   e y i m ag e s th u p lo ad   i m a g b u tto n   g iv e s   th u s er   ac ce s s   to   u p lo ad   an   ey e   i m a g f r o m   th p er s o n al  w o r k s tat io n .   A   f ile  d ialo g u w ill   ap p ea r   f o r   th u s e r   to   s ea r ch   an d   s elec th e   i m a g h e/ s h w a n ts   to   class i f y .   Af ter   ch o o s i n g   an   i m a g e,   r esizin g   an d   p r e - p r o ce s s i n g   wer d o n w it h i n   th P illo w   lib r ar y .   T h i m a g e   w a s   s h o w n   o n   th e   w eb   i n ter f ac s o   th u s er   co u ld   g et  g o o d   lo o k   at  it   b ef o r class i f icatio n .   c.   Dis p la y i n g   r esu l ts   o f   clas s i f ic atio n th m o d el  o u tp u s h o wed   th p r ed icted   class   o f   ey d is ea s an d   w as   p r esen ted   o n   th w eb   in ter f ac e ,   allo w i n g   u s er s   to   ea s i l y   id e n t if y   w h at  d i s ea s t h m o d el  p r ed icted .     2 . 8 .     Sy s t em   s pecf ica t io n   T h r esear ch   w a s   ca r r ied   o u o n   an   HP   P av ilio n   1 5   lap to p   w it h   an   I n te C o r e™   i5 - 7 2 0 0 p r o ce s s o r   ( 2 . 5 0   GHz ,   u p   to   2 . 7 1   GHz ) ,   1 6   GB   m e m o r y ,   a n d   2 5 6   GB   SS s to r ag u s i n g   th o p er atin g   s y s te m   W i n d o ws   1 0   Pro f ess io n al.   T h b ac k e n d   w as  d o n u s in g   Fla s k ,   an d   th f r o n ten d   o f   a   w eb - b as ed   ap p licatio n   f o r     r ea l - ti m e y d is ea s cla s s i f ic atio n   u s in g   C NN  w a s   d o n u s in g   HT ML ,   C SS ,   an d   J av aScr ip t .   A n d   Ker as  w as   u s ed   f o r   b u ild in g   th m o d els,   P illo w   an d   Op en C f o r   i m ag p r o ce s s in g .   Nu m P y ,   P an d as,  an d   Ma tp lo tlib   to o k   ca r o f   d ata  m an ip u l atio n   an d   v is u aliza tio n ,   an d   SQ L it w as  u s ed   to   s to r m etad ata.   Desp ite  u s i n g   th e s e   lib r ar ies,  th lack   o f   G P m ad it  ch alle n g i n g   to   tr ai n   th co m p lex   I n ce p tio n V3 ,   Mo b ileNetV3 ,   an d   R esNet - 5 0   m o d els.  Mo r p r o lo n g ed   tr ain i n g   h o u r s   r es u l ted   f r o m   t h h i g h   i m a g r eso lu tio n s   an d   h i g h   co m p u tatio n al  co s ts   ( 2 9 9   tim e s   2 9 9   p ix els  an d   2 2 4   tim e s   2 2 4   p ix els)  th at  th s y s te m   w i th   1 6   GB   R A w as   w o r k i n g   at  f u ll  t h r o ttle  d u r i n g   b ac k p r o p ag atio n   an d   d ata  s p litt in g .   T h is   m ea n lo n g er   ep o ch s u lti m atel y ,   th e   w eb   ap p licatio n   t h at  co u ld   cla s s i f y   i n   r ea l ti m w as d ev e lo p ed .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4864   I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t ,   Vo l.  14 ,   No .   2 J u l y   20 25 558 - 5 7 4   566   3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   A ll  t h ch o s en   C NN  m o d els  w er w ell - tr ai n ed ,   an d   th eir   o u tp u w a s   th e n   v i s u alize d   to   ch ec k   ea c h   o n o f   th e m   s ep ar atel y .   S ix   m o d els  w er d er iv ed   f r o m   t h ch o s en   C NN  ar ch itectu r o n   t h b a s is   o f   tr ain i n g   th r ee - cla s s   a n d   f o u r - clas s   d atasets .   T ab le  4   illu s tr ates  v ar io u s   C NN  ar ch itect u r es  an d   co r r esp o n d in g   m o d el s   f o r   t w o   clas s i f icatio n   p r o b lem s 3 - clas s   an d   4 - clas s .   T h tab le  s tates  th r ee   C NN  ar ch it ec tu r es R es Net - 5 0 ,   I n ce p tio n V3 ,   an d   Mo b ileNet V3 an d   th eir   r esp ec ti v m o d el s   f o r   b o th   class i f icat io n   tas k s .       T ab le  4 .   C NN  ar c h itectu r es  w i th   mo d els   C N N   mo d e l s   3 - c l a ss   4 - c l a ss   R e sn e t - 50   M o d e l - 1   M o d e l - 2   I n c e p t i o n V 3   M o d e l - 3   M o d e l - 4   M o b i l e n e t V 3   M o d e l - 5   M o d e l - 6       Fo r   th 3 - cla s s   clas s i f icatio n   tas k ,   R e s Net - 5 0   is   r ef er r ed   to   b y   Mo d el - 1 ,   Mo d el - 3   r ef er s   to   I n ce p tio n V3 ,   an d   Mo d el - 5   r e f er s   to   Mo b ileNetV3 .   A ls o ,   f o r   th 4 - class   clas s i f icatio n   t ask ,   R e s Net - 5 0   is   r ef er r ed   to   b y   Mo d el - 2 ,   Mo d el - 4   r ef er s   to   I n ce p tio n V3 ,   an d   Mo d el - 6   r ef er s   to   Mo b ileNetV3 .     3 . 1 .     Resnet - 5 0   ( M o del - 1)   Fig u r 4   illu s tr ates  th tr ain i n g   ac cu r ac y ,   v alid atio n   ac cu r ac y ,   tr ain in g   lo s s ,   an d   v alid at io n   o f   th e   R esNet   5 0   m o d el - 1   o v er   2 0   ep o ch s   in   th tr ain i n g   p r o ce s s .   T h tr ain in g   ac cu r ac y   in cr ea s es  g r ad u all y   a n d   s tab ilizes,  i n d icatin g   t h at  th e   m o d el  b etter   f its   th tr ai n i n g   d ata  w it h   t h p ass a g o f   ti m e.   T h v alid atio n   ac cu r ac y   f ir s i n cr ea s es  p ea k s   at  ep o ch   1 0   an d   r e m ai n s   s l i g h t l y   f l u ctu a tin g   t h er ea f ter .   T h is   s h o w s   t h at  t h m o d el  d o es  th b est  g en er ali za tio n   to   n e w   d ata  at  ep o ch   1 0   b u s u b s eq u e n tl y   m i g h o v er f it  s in ce   tr ain i n g   ac cu r ac y   w i ll  co n tin u to   i n cr ea s w h ile  v alid atio n   ac c u r ac y   w ill   n o t.  T h tr ai n in g   lo s s ,   w h ic h   co n ti n u o u s l y   d ec r ea s es,  s h o w s   th a th e   m o d el  is   lear n in g   a n d   o p ti m izi n g   i ts   f it  to   th e   tr ain i n g   s et.   Als o ,   th v alid atio n   lo s s   in itial l y   d ec r ea s es  a n d   r ea ch es   its   m in i m u m   at  ep o ch   1 0 .   Su b s eq u en to   ep o ch   1 0 ,   th v al i d atio n   lo s s   s tar t s   to   f l u ctu a te  an d   in cr ea s s o m e wh at,   s h o w in g   t h at  t h m o d el  b eg in s   to   o v er f it,  ca p tu r in g   n o i s in   t h tr ain in g   s et   r ath er   th a n   p atter n s   t h at  ar g en er aliza b le.   T h is   p atter n   is   i n   ag r ee m en w i th   t h o b s er v a tio n   th at  ep o ch   1 0   o f f er s   t h b est  tr ad e - o f f   b et wee n   tr ain i n g   a n d   v al id atio n   p er f o r m an ce .   A ll  i n   all,   m o d el - 1   ( R esNet - 5 0 )   w as   ab le  to   r ea ch   tr ain i n g   ac cu r ac y   o f   9 7 a n d   v a lid atio n   a cc u r ac y   o f   9 3 %.  A ls o ,   0 . 2   tr ain i n g   lo s s   a n d   0 . 3 5   v alid atio n   lo s s   w er ac h ie v ed .           Fig u r 4 .   T r ain in g   an d   v a lid ati o n   lo s s   an d   ac c u r ac y   f o r   R e s n et - 5 0   Mo d el - 1       3 . 2 .     Resnet - 5 0   ( M o del - 2)   T h g r ap h   in   Fig u r 5   d ep ict s   tr ain i n g   ac cu r ac y ,   v alid atio n   ac cu r ac y ,   tr ain in g   lo s s ,   an d   v alid atio n   lo s s   f o r   R es Net - 5 0   ( Mo d el - 2 )   af ter   2 0   ep o ch s   d u r in g   tr ai n i n g .   T h tr ai n i n g   ac cu r ac y   co n ti n u al l y   in cr ea s e s   an d   p latea u s ,   i.e . ,   th m o d el  im p r o v es  at  f itti n g   th tr ain i n g   d ata  o v er   tim e.   T h v alid atio n   ac cu r ac y   in i tiall y   in cr ea s es   p ea k s   a ep o ch   1 3   an d   f l u ct u ates   s li g h tl y   a f ter w ar d s .   T h is   p atter n   s h o w s   th at   th m o d el  is   b es o n   u n s ee n   d ata  at  ep o ch   1 3 .   Su b s eq u en tl y ,   w h ile  th tr ain in g   ac cu r ac y   co n t in u es  to   i m p r o v e,   th v alid atio n   ac cu r ac y   d o es  n o t,  w h ich   i s   an   in d icatio n   o f   o v er f itti n g .   T h tr ain in g   lo s s   co n tin u es  t o   d ec r ea s s tead ily ,   in d icati n g   th at  th m o d el  is   le ar n in g   a n d   i m p r o v i n g   at  f itti n g   t h tr ain i n g   d ata.   T h v alid a tio n   lo s s   d ec r ea s e s   in itial l y   an d   is   lo w est  at  ep o ch   1 2 .   B ey o n d   ep o ch   1 2 ,   th v alid atio n   lo s s   s tar ts   to   f l u ctu a t s lig h tl y   b u d o es   n o in cr ea s m u c h ,   m ea n i n g   m ild   o v er f itti n g ,   w h er eb y   th m o d el  s tar ts   to   lear n   b it  o f   n o is in   t h tr ai n in g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t     I SS N:   2089 - 4864       Dev elo p men t o f a   w eb - b a s ed   a p p lica tio n   fo r   r ea l - time  ey d is ea s cla s s if ica tio n     ( K en n ed Oko kp u jie )   567   d at in s tead   o f   g en er aliza b le  t r en d s .   T h is   f o llo w s   th f ac t h at  ep o ch   1 2   p r o v id es  th b est  tr ad e - o f f   b et w ee n   tr ain i n g   an d   v a lid atio n   p er f o r m an ce .   R e s Net - 5 0   ( Mo d el - 2 )   ac h iev ed   tr ain in g   ac cu r ac y ,   v alid atio n   ac cu r ac y ,   tr ain i n g   lo s s ,   an d   v al id atio n   lo s s   o f   9 8 %,  9 4 %,  0 . 1 ,   an d   0 . 2 ,   r esp ec tiv el y .           Fig u r 5 .   T r ain in g   an d   v a lid ati o n   lo s s   an d   ac c u r ac y   f o r   R e s n et - 5 0   Mo d el - 2       3 . 3 .     I ncept io nV3   ( M o del - 3)   Fig u r 6   ill u s tr ate s   t h tr ai n in g   ac c u r ac y ,   v alid atio n   ac c u r a c y ,   tr ain in g   lo s s ,   a n d   v alid ati o n   lo s s   o f   I n ce p tio n V3   ( Mo d el - 3 ) .   T h tr ain in g   ac c u r ac y   s tead il y   i n cr ea s es,  s h o w i n g   th at   th e   m o d el   i m p r o v es   its   f it   to   th tr ain in g   d ata  m o r an d   m o r a s   ti m p ass e s .   T h v alid atio n   ac cu r ac y   in i tiall y   r is es  an d   r ea ch e s   a   m ax i m u m   ar o u n d   ep o ch   1 0 ,   a n d   th is   s h o w s   t h at  th i s   i s   t h b est - s ee n   p er f o r m an ce   o n   u n s ee n   d ata.   Fo llo w i n g   th is ,   alt h o u g h   tr ain i n g   ac cu r a c y   co n ti n u e s   to   i m p r o v e,   v al id atio n   ac cu r ac y   c h an g e s   v er y   s li g h t l y   a n d   n o   lo n g er   in cr ea s e   li n ea r l y ,   i n d icatin g   an   o p p o r tu n it y   f o r   o v er f itti n g .   T h is   t y p o f   p atter n   r ec o g n ize s   th at  ep o ch   1 0   p r o v id es  th b est  tr ad e - o f f   b et w ee n   tr ain i n g   an d   v alid ati o n   p er f o r m an ce   f o r   th m o d el  in   q u es tio n   s o   t h at   g en er aliza tio n   i s   v er y   g o o d   w i th   n o   in d icatio n   o f   a n   o v er f itti n g   ten d e n c y .   T r ain in g   lo s s ,   m o r eo v er ,   d ec r ea s es  m o n o to n ica ll y ,   i n d icati n g   t h m o d el  lear n s   w ell  a n d   i m p r o v es to o .   I ts   s u itab ilit y   to   th tr ai n in g   d ata.   A t h b eg in n i n g ,   t h er is   d ec r ea s e,   an d   it  co n tin u e s   to   b th l o w est  p o in at  ep o ch   1 0 .   Star tin g   f r o m   th e n ,   th v alid atio n   lo s s   s tar ts   b ec o m in g   h i g h l y   s p as m o d ic  b u n ev er   r ea ch es  th in i tial  v alu e,   s h o w in g   s lig h o v er f it tin g   w h er t h m o d el  ten d s   to   f il s o m e   in f o r m atio n   o f   t h n o is i n   t h tr ain i n g   d ata  i n s tead   o f   ge n er aliza b le  p atter n s .           Fig u r 6 .   T r ain in g   an d   v a lid ati o n   lo s s   an d   ac c u r ac y   f o r   I n ce p tio n V3   Mo d el - 3       3 . 4 .     I ncept io nV3   ( M o del - 4)   I n ce p tio n V3   ( Mo d el - 4 )   tr ain in g   ac cu r ac y ,   v alid atio n   ac cu r ac y ,   tr ain i n g   lo s s ,   an d   v al id atio n   af te r     2 0   ep o ch s   d u r in g   th p r o ce s s   o f   tr ain i n g   ar s h o w n   i n   Fi g u r 7 .   T h tr ain i n g   ac c u r ac y   is   g r o w in g   s lo w l y   o v er   ti m e,   s h o w in g   t h at  th m o d el  i s   ad ap tin g   i n cr ea s in g l y   w ell  t o   th tr ain in g   d ata.   T h tr ain in g   ac cu r ac y   k ep o n   in cr ea s i n g   p as ep o ch   1 2 ,   b u w it h   r eg ar d   to   v alid atio n   ac cu r ac y ,   t h er w as  n o   co n s i s t en i m p r o v e m en t.  T h is   in d icate d   s o m lev el  o f   o v er f itti n g ,   w h er th m o d el  is   lea r n in g   p atter n s   r el y i n g   o n   o n l y   tr ain in g   d ata  th a f alls   s h o r o n   n e w   d ata.   T h v alid atio n   lo s s   w as  i n itia ted   h i g h   a n d   s o o n   d ip p ed   d o w n   to   as  lo w   as  p o s s ib le  at   ep o ch   1 2 th p i n n ac le  o f   m o d el  p er f o r m a n ce   o n   u n s ee n   d ata.   Af ter   m o r t h a n   ep o ch   1 2 ,   v alid atio n   lo s s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.