I nte rna t io na l J o urna l o f   I nfo rm a t ics a nd   Co m m un ica t io n T ec hn o lo g y   ( I J - I CT )   Vo l.  1 4 ,   No .   3 Dec em b er   20 2 5 ,   p p .   1 0 0 2 ~ 1 0 1 4   I SS N:  2252 - 8 7 7 6 DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /iji ct . v 1 4 i 3 . pp 1 0 0 2 - 1 0 1 4           1002       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ict. ia esco r e. co m   Adv a ncements   i bra in t umo cla ss ificatio n:  a  su rv ey  of  trans fer  l ea rning   techniqu es       Sn eha l J a dh a v ,   Sm it a   B ha rne,   Va ibh a v   Na ra wa de   D e p a r t me n t   o f   C o mp u t e r   E n g i n e e r i n g ,   R a mr a o   A d i k   I n st i t u t e   o f   Te c h n o l o g y ,   D .   Y .   P a t i l   d e e me d   t o   b e   U n i v e r s i t y ,     N a v i   M u m b a i ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Sep   1 7 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Ma r   1 9 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   J u n   9 ,   2 0 2 5       Th is  su r v e y   a rti c le  p re se n ts  a   c ri ti c a re v iew   o f   th e   sta te - of - th e - a r tran sfe r   lea rn in g   ( TL )   m e th o d o lo g ies   a p p li e d   in   t h e   field   o b ra i n   tu m o c las sifica ti o n ,   wit h   a   s p e c ial  e m p h a sis  o n   th e ir   v a rio u c o n tri b u ti o n s   a n d   a ss o c iate d   p e rfo rm a n c e   m e tri c s.  We  will   d isc u ss   v a ri o u s   p re - p ro c e ss in g   a p p ro a c h e s,  th e   u n d e rly i n g   fi n e - t u n i n g   stra teg ies ,   wh e t h e u se d   p u re ly   o in   a n   e n d - to - e n d   train i n g   m a n n e r,   a n d   m u lt i - m o d a a p p li c a ti o n s.  T h e   c u rre n t   stu d y   sp e c ifi c a ll y   h ig h li g h ts   th e   a p p li c a ti o n   o f   VG G 1 6   a n d   re sid u a n e tw o rk   ( Re sN e t )   m e th o d s   fo fe a tu re   e x trac ti o n ,   d e m o n stra ti n g   th a lev e ra g in g   h i g h - o rd e fe a tu re in   m a g n e ti c   re so n a n c e   ima g in g   ( M RI )   ima g e c a n   e n h a n c e   a c c u ra c y   wh il e   re d u c i n g   train i n g We  fu rt h e a n a ly z e   fi n e - tu n in g   m e th o d i n   re latio n   to   t h e ir  r o le  i n   o p ti m izi n g   m o d e l   lay e rs  fo r   sm a ll ,   d o m a in - sp e c ifi c   d a tas e ts,  fin d in g   th e m   p a rti c u larl y   e ffe c ti v e   in   e n h a n c in g   p e rfo rm a n c e   o n   th e   sm a ll   b ra in   tu m o d a tas e t.   It  wil lo o k   in to   e n d - to - e n d   train i n g ,   wh i c h   m e a n fin e - tu n in g   m o d e ls  t h a h a v e   a lrea d y   b e e n   trai n e d   o n   larg e   d a tas e ts  to   m a k e   th e m   b e tt e r.   I will   a lso   p re se n m u lt imo d a l   TL   a a   wa y   t o   u se   b o t h   M RI   a n d   c o m p u ted   t o m o g ra p h y   ( CT )   sc a n   d a ta  to   g e t   b e tt e r   c las sifica ti o n   re su lt s.   Co m p a rin g   d iffere n p re - train e d   m o d e ls  c a n   p ro v id e   a   b e tt e u n d e rsta n d in g   o th e   stre n g th a n d   we a k n e ss e a ss o c iate d   with   th e   p a rt icu lar  b r a in   tu m o r   c las sifica ti o n   tas k .   T h is  re v iew   a ims   to   a n a ly z e   t h e   a d v a n c e m e n ts  in   TL   fo r   m e d ica ima g e   a n a ly sis a n d   e x p lo re   p o ten ti a a v e n u e s fo fu t u re   re se a rc h   a n d   d e v e lo p m e n in   th is cru c ial  field   o m e d ica d iag n o st ics .   K ey w o r d s :   B r ain   tu m o r   class if icatio n   Dee p   lear n in g   Ma ch in lear n in g   MRI  im ag es   T r an s f er   lear n i n g   T u m o r   d etec tio 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 :   Sm ita  B h ar n   Dep ar tm en t o f   C o m p u ter   E n g i n ee r in g ,   R am r a o   Ad ik   I n s titu te  o f   T ec h n o lo g y   D.   Y.   Patil d ee m ed   to   b e   Un iv er s ity   Nav i M u m b ai,   I n d ia   E m ail: sm ita1 4 6 @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   On o f   th ess en tial  d iag n o s tic  task s   in   m ed icin is   th clas s if icatio n   o f   b r ain   tu m o r s ,   wh i ch   aim s   to   r ec o g n ize  v ar io u s   ty p es  o f   b r ain   tu m o r s   a n d   d is tin g u is h   th em   f r o m   ea ch   o th er   to   estab lis h   an   ap p r o p r iate   tr ea tm en p lan .   T h ty p an d   s tag o f   b r ai n   tu m o r   d eter m in th tr ea tm en an d   th p r o g n o s is th er ef o r e,   p r o p er   d iag n o s is   is   cr u cial  in   en h an cin g   p atien o u tco m es  [ 1 ] ,   [ 2 ] .   M a g n etic  r eso n a n ce   i m ag in g   ( MRI )   a n d   co m p u ted   to m o g r ap h y   ( CT )   s ca n s   ar th m o s p r ef er r ed   m o d alities   u s ed   in   th d iag n o s is   o f   co n d i tio n s   af f ec tin g   th e   b r ai n   b ec a u s o f   th h ig h   r eso lu tio n   a n d   n o n - in v asiv tech n i q u u s ed   in   th eir   ex ec u tio n   [ 3 ] .   MRI  is   esp ec ially   h elp f u b ec au s o f   th h ig h   co n t r ast  o f   s o f tis s u es  [ 4 ]   a n d   is   th er ef o r v er y   v alu ab le   in   th e   d etec tio n   o f   b r ain   tu m o r s ,   th e i r   s ize,   lo ca tio n ,   an d   m alig n a n c y .   It s   ab ilit y   to   p r o v id h ig h - d ef in itio n   im ag es o f   an ato m ical  s tr u ctu r es,   esp ec ially   th b r ain ,   m ak es  it  th e   g o ld   s tan d a r d   f o r   b r ain   tu m o r   d iag n o s is .   C T ,   o r   co m p u ter ized   to m o g r a p h ic  i m ag in g ,   p r o v id es  cr o s s - s ec tio n   p ictu r es   o f   th b r ain   u s in g   X - r ay s   an d   is   f aster   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l     I SS N:   2252 - 8 7 7 6       A d va n ce men ts   in   b r a in   tu mo r   cla s s ifica tio n :   a   s u r ve o f tra n s fer lea r n in g   tech n iq u es   ( S n eh a l J a d h a v )   1003   an d   m o r ac ce s s ib le  th an   MRI.   I ca n   also   b e   h elp f u in   ca s es  o f   h ea d   tr a u m a.   T h ey   ar als o   u s ef u l   in   v iewin g   ca lcif icatio n s ,   wh ich   ca n   s o m etim es  b d if f icu lt  to   v is u alize   in   an   MRI  s ca n ,   an d   in   id en tify in g   b o n e   in v o lv em e n t Desp ite  th d if f e r en ce   in   th g iv en   a d v an tag es  o f   b o t h   m o d alities ,   in   clin ical  p r ac tice,   th ey   wo r k   to g eth er   a n d   g iv a n   o v er all  v iew  o f   th e   tu m o r   an d   its   b o u n d ar ies.  R ec en im p r o v em en ts   i n   ML ,   DL ,   an d   T L   h av p r o v en   t o   b u s ef u l in   im p r o v in g   th p r o ce s s   o f   au t o m a tic  d etec tio n   an d   c h ar ac ter izati o n   o f   b r ain   t u m o r s   f r o m   t h ese  im ag in g   tech n i q u e s .   B y   co m b in i n g   MRI  a n d /o r   C T   im ag es,  em er g in g   co m p u t atio n al  tech n iq u es  en ab le  m o r ac cu r ate  tu m o r   class if icatio n   [ 5 ] ,   [ 6 ]   th er e b y   r e d u cin g   th r ad io lo g is ts   wo r k l o ad .   T h ese  co m b in ed   im ag i n g   m o d alities   with   n ew  co m p u tatio n al  co n ce p ts   h av ex ten d e d   ap p licatio n s   an d   th p o s s ib ilit y   o f   i n cr ea s ed   d iag n o s is   ac cu r ac y   a n d   f aster ,   less   in v asiv d iag n o s is   o f   b r ain   tu m o r s ,   wh ic h   h as   p o s itiv im p ac ts   o n   p atien ts   c ar an d   tr ea tm e n t.   T h r elev an d etailed   liter atu r s u r v ey   is   d escr ib ed   h er e.   T h f ir s f iv in v esti g atio n s   in   th B C   b r ain   tu m o r   class i f icatio n   liter atu r e   p r esen v ar io u s   n o v el  s tr ateg ies  f o r   e n h an cin g   th e   p r ec is io n   an d   s p ee d   o f   B C   d iag n o s tic  r esu lts .   S tu d y   [ 1 ]   s p ec if ically   d esig n ed   n o v el  c o n v o lu ti o n al  n e u r al  n etwo r k   ( C NN)   ar ch itectu r e   to   class if y   th r ee   t y p es  o f   b r ain   tu m o r s   f r o m   MRI  im ag e s m en in g io m as,  g lio m as,  a n d   p itu itar y   tu m o r s .     T h s tu d y   u tili ze d   co n t r ast - en h an ce d   T 1   MRI  im a g es  an d   d em o n s tr ated   th at  th ei r   p r o p o s ed   C NN  m o d el   class if ies   th im ag es  with   an   ac cu r ac y   o f   9 2 %,  o u tp e r f o r m in g   th p r ev i o u s   m eth o d s .   T h e y   ac h iev ed   5 0 %   im p r o v em e n in   ac cu r ac y   u s in g   r elen t - less   ten - f o l d   cr o s s - v alid atio n   o n   en h a n ce d   p ictu r r ep o s ito r ies.  T h is   m o d el - b ased   s tr ateg y s   f ea tu r es  also   s h o wca s its   p o ten tial  as  an   in s tr u m e n f o r   m e d ical  d iag n o s is .   I n   lin e   with   s tu d y   [ 7 ] ,   w h ich   id e n tifie d   th n ee d   f o r   au to m atic  class if icatio n   o f   b r ain   tu m o r   ty p es .   T h ey   p r esen ted   a n   au to m ated   ap p r o ac h   t h at  in v o lv ed   en h an ci n g   im ag es  f o r   b e tter   v is u aliza tio n ,   f o llo wed   b y   f ea tu r ex tr ac tio n   u s in g   two   p r e - tr ai n ed   d ee p   le ar n in g   ( DL )   m o d els   p r esen ted   an   au to m ated   ap p r o ac h   th at   i n v o lv e d   en h an cin g   im ag es  f o r   b etter   v is u aliza tio n ,   f o llo wed   b y   f ea t u r ex tr a ctio n   u s in g   two   p r e - tr ain ed   d ee p   lear n i ng   ( DL )   m o d els.  T h PLS  co m p iles   all  th ese  f ea tu r es  in to   a   s in g le  h y b r id   v ec to r ,   a n d   a g g lo m er ativ clu s ter in g   id en tifie s   th tu m o r   lo ca tio n .   Ultim ately ,   em p lo y   E f f icien tNet - B 0   f o r   th f in al  class if ic atio n .   T h is   m eth o d   s u cc ess f u lly   class if ied   th d atasets   w i th   h ig h   ac cu r ac y   o f   ap p r o x im ately   9 5 %.  T h ac c u r ac y   in   d iag n o s in g   m en in g io m a ,   g lio m a ,   an d   p it u itar y   tu m o r s   was  p ar ticu lar l y   h ig h ,   with   9 8 ac cu r ac y ,   r esp ec tiv ely .   3 1 %,  9 8 . 7 2 %,  an d   9 9 . 4 6 %,  r esp ec tiv ely .   T h is   is   an   ef f ec tiv s o lu tio n   to   th p r o b lem s   ass o c iated   with   m an u al   class if icatio n   s in ce   th i s   m et h o d   o f f er s   an   alm o s 1 0 0 %   au to m ated   p r o ce s s .   T h s tu d y   [ 8 ]   d esig n ed   an   ap p r o ac h   th at  in co r p o r ated   DL   an d   im p o r ta n im ag p r o ce s s in g   m eth o d s   b ased   o n   th E f f icien tNet  m o d el  to   im p r o v e   th p e r f o r m an ce   o f   b r ain   t u m o r   class if icatio n .   Pr ep r o ce s s in g   o f   MRI  im ag es  was  p er f o r m e d   u s in g   cr o p p in g ,   r esizin g ,   d en o is in g ,   an d   n o r m aliza tio n   tech n i q u es;  f ea tu r ex tr ac tio n   was  d o n u s in g   Den s eNe t1 2 1 ,   an d   th m o d el  u s es  s ig m o id   ac tiv atio n   f o r   th class if icatio n .   T h o b tain e d   r esu lts   s h o wed   f air ly   h ig h   r ec alls ,   r an g in g   f r o m   8 7 to   p ea k   o f   9 2 %,  p r ec is io n   o f   9 3 . 8 2 %,  F1 - s co r o f   9 3 . 1 5 %,  an d   o v er all  ac cu r ac y   o f   9 4 %.8 3 %.  T h is   wo r k   s h o wca s es  th at,   th r o u g h   in teg r atin g   a d v an ce d   im ag an al y s is   an d   d ee p   r ein f o r ce m e n lear n in g ,   o n ca n   o b ta i n   r e lativ ely   h ig h   lev el  o f   g r u eso m en ess   in   tu m o r   id en tific atio n   an d   d elin ea tio n .   Stu d y   [ 9 ]   in teg r ated   d ee p   an d   s h allo f ea tu r e x tr ac tio n   to   d is tin g u is h   b r ain   tu m o r s   an d   f o r ec ast  th 1 p /1 9 q   co - d eletio n   s tatu s   o f   L GG   tu m o r s .   Featu r e   ex tr ac tio n   was  p er f o r m ed   u s in g   p r e - tr ain ed   n etwo r k s   in clu d in g   Alex Net,   R esNet - 1 8 ,   Go o g L eNe t,  an d   Sh u f f leNe to   ex t r ac th d ee p   f ea tu r es,  wh ile  s im p le  s h allo w   n etwo r k   ca p tu r e d   th e   lo w - lev el  d etail.   T h ese   f ea tu r es  wer e   co u p led ,   an d   th e   class if icatio n   was  d o n e   with   t h e   h elp   o f   SVM  as  well  as  th k - NN  class if ier s .   T h is   co m m o n   in te g r atio n   d em o n s tr ated   th at  th f u s io n   ap p r o ac h ,   wh en   co m b i n ed   wi th   th en lar g e m en o f   th tu m o r   r eg i o n   o f   in ter est  ( R OI ) ,   e n h an ce d   s en s itiv ity   b y   1 1 %.  T h ese  r esu lts   s h o w   t h at  b o th   i n f o r m ativ a n d   n o n - in f o r m ativ e   f ea tu r es  ar e   im p o r tan f o r   im p r o v in g   class if icatio n   ac cu r ac y   an d ,   as  r esu lt,  m ak in g   b etter   d iag n o s tic  s y s tem .   s tu d y   [ 1 0 ]   lo o k ed   in to   an   alg o r ith m   th at  u s ed   d ee p   C NNs   an d   a   n atu r e - in s p ir ed   R esNet1 5 2   tr a n s f er   lear n in g   (TL)   m o d el   to   h elp   f in d   b r ain   tu m o r s   a n d   tell  th e m   ap ar t.  Pre p r o ce s s in g   was  d o n to   th im ag es  t o   elim in ate  n o is e   an d   to   in c r ea s th e   q u ality   o f   t h ac q u i r ed   v ec t o r s   u s in g   Ots u   b in ar izatio n ,   wh i le  f ea tu r ex tr ac tio n   u s ed   GL C m eth o d s .   W ith   an   ac cu r a cy   o f   9 9 %,  t h C o v id - 1 9   alg o r ith m   o f   weig h t u n in g   is   th en   ap p lied   with   R esNet1 5 2 ,   wh ich   is   r ec o g n ized   as  h y b r id   m o d e l.  C o m p ar ed   to   ex is tin g   tech n iq u es,  it  ac h iev es  lo er r o r   r ate  o f   5 7 %.  I illu s tr ates  th er r o r   r ates  an d   tim co m p lex ity   ass o ciate d   with   b r ain   t u m o r   d etec tio n ,   an d   p r o p o s es  m o r e   ac cu r ate  an d   e f f icien s o lu tio n s .   T h ese  s tu d ies  ar g r o u n d b r ea k in g   in   th class if icatio n   o f   b r ai n   tu m o r s ,   d em o n s tr atin g   s h if t t o war d s   au to m atin g   c u r r en t c lass if icatio n   s y s tem s   an d   u tili zin g   v ar i ety   o f   DL   m eth o d s   to   en h an ce   th p r ec is io n   an d   e f f ec tiv en ess   o f   th is   d iag n o s tic  f ield .   T h s tu d y   [ 1 1 ]   p r esen ts   g en er al  f r a m ewo r k   f o r   b r ain   tu m o r   class if icatio n ,   lo ca liz atio n ,   an d   s eg m en tatio n   u s in g   T 1 - weig h ted   co n tr ast - en h an ce d   ( T 1 W - C E )   MRI  im ag es.  Data   s p lits   in to   tr ain in g ,   v alid atio n ,   an d   test   p ar ts   an d   d ata  au g m en tatio n   tech n iq u es   s u ch   as  wav elet   d ec o m p o s itio n   an d   g eo m etr ical  tr an s f o r m atio n s   wer u s ed   in   th is   wo r k ,   as  wer t wo   Dar k Net  m o d els  ( Dar k Net - 1 9   an d   Dar k Net - 5 3 )   th at   wer p r e - tr ain ed   o n   o th er   d atasets .   T h Dar k Net - 5 3   m o d el  ac h iev ed   u n p r ec ed en te d   s u cc ess   in   test in g ,   ac h iev in g   9 8 . 5 4 ac cu r ac y ,   an   ar ea   u n d er   cu r v e   ( AUC)  o f   0 . 9 9 ,   an d   a   Dice   in d ex   o f   0 . 9 4   f o r   tu m o r   s eg m en tatio n .   T h is   ap p r o ac h   s h o ws  r em ar k ab le  im p r o v e m en in   th o p p o r tu n ity   to   p e r f o r m   tu m o r   a n aly s is   th r o u g h   co m p u ter - aid ed   s y s te m s   as  we ll  as   it s   ap p licab ilit y   to   clin ical  p r ac tice.   DL   u s i n g   th E f f icien tNet  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 7 6   I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l Vo l.  1 4 ,   No .   3 Dec em b er   20 2 5 :   1 0 0 2 - 1 0 1 4   1004   f am ily   was  p r o p o s ed   in   s tu d y   [ 1 2 ]   as  wa y   o f   im p r o v in g   th class if icatio n   an d   d etec tio n   o f   b r ai n   tu m o r s .   T h ap p r o ac h es  u tili ze d   d at aset  o f   3 0 6 4   T 1 - weig h ted   C E   MRI  im ag es,  al o n g   with   p r e - p r o ce s s in g   an d   d ata   au g m en tatio n   tec h n iq u es,  to   i m p r o v t h p er f o r m a n ce   o f   th n u m er ical  m o d els.   Am o n g   a ll  th m o d els  u s ed ,   th m o s ac cu r ate  m o d el  was  th E f f icien tNetB 3   m o d el,   r ea ch in g   an   ac cu r ac y   o f   9 9 . 6 9 %,  an d   it  p er f o r m s   co n s id er ab ly   b ett er   th an   m an y   o th e r   e x is tin g   s tate - of - t h e - a r m eth o d s .   T o   r ea c h   t h is   co n clu s io n ,   t h is   s tu d y   s h o ws  th at  en g r av in g   E f f icien tNet  en ab led   f aster ,   m o r e   r eli ab le  d iag n o s is ,   en h a n cin g   th e   ea r ly   d etec tio n   o f   b r ain   tu m o r s .   I n   s tu d y   [ 1 3 ] ,   t h r esear ch er s   aim ed   to   r e d u ce   th er r o r   r ate  an d   co m p u t atio n al  tim in   th d ev elo p m e n o f   a   b r ain   t u m o r   d etec tio n   a p p r o ac h ,   u tili zin g   t h d ee p   C NN   an d   th e   n at u r e - i n s p ir ed   R esNet1 5 2   tr an s f er   lear n in g   ( Hy b - DC NN - R esNet1 5 2   T L ) .   T h s tu d y   in clu d ed   im ag e   d en o is in g   an d   i m ag en h a n ce m en t   u s in g   Ots u   b in ar izatio n   o f   im ag es  as  well  a s   th ex tr ac tio n   o f   f ea tu r es  u s in g   GL C m eth o d s .   T h h y b r id   m o d el,   o p tim ized   u s in g   C o v id - 1 9   o p tim izatio n   alg o r ith m ,   s h o wed   s tr ik in g   ac cu r ac y   r ate s   th at  ca m with in   th r an g o f   9 4 . 3 1 to   9 9 . 7 s u cc ess   r ate  an d   lo wer   er r o r   co m p ar ed   to   th e x is tin g   tech n iq u es.  T h is   ap p r o ac h   ef f ec tiv ely   r e d u ce s   er r o r s   an d   en h an ce s   co m p u ta tio n al  ca p ab ilit ies  in   th clas s if icatio n   o f   b r ain   tu m o r s .   I n   th e   s tu d y   [ 1 4 ] ,   t h e   au th o r s   d ev elo p ed   n ew   tech n iq u e   to   class if y   th r ee   d if f er en ty p e s   o f   b r ain   tu m o r s .   T h ey   em p lo y ed   n o r m aliza tio n ,   d en s e,   s p ee d ed - u p   r o b u s f ea tu r es,  an d   g r ad ien t   h i s to g r am   m eth o d s   to   im p r o v th q u ality   o f   th M R I   im ag an d   en h an ce   th f ea tu r es  f o r   m o r d etailed   class if icatio n .   T h m eth o d   ad o p ted   in   th e   class if icatio n   u s ed   s u p p o r t   v ec to r   m ac h in e   ( SVM)   with   an   ac cu r ac y   o f   9 0 %.  T h is   wo r k   also   d em o n s tr ates  h o f ea tu r e   en h an ce m en tec h n iq u es,   wh en   co m b in ed   with   r eliab le  class if icatio n   alg o r ith m s ,   en h an ce   th d ia g n o s tic  ab ilit y   b ey o n d   wh at  was  p r ev io u s ly   p o s s ib le.   Fin ally ,   s tu d y   [ 1 5 ]   d is cu s s ed   b r ain   tu m o r   class if icatio n ,   wh ich   is   d if f icu lt  task   u s in g   n ew  tech n iq u e,   C NN  with   TL   ap p r o ac h es.  T h s tu d y   em p lo y ed   m ix e d   C NN,   wh ic h   was  au g m e n ted   with   R e s Net1 5 2   lay er   an d   o p tim ized   b y   th C o v id - 1 9   o p tim izatio n   alg o r ith m .   T h a p p r o a c h   ac h iev ed   h ig h   ac cu r a cy   r ates,  r ea ch in g   u p   to   9 9   p e r ce n t.  I n cid e n tally ,   th ese  h av b ee n   r e p o r ted   t o   b e   b etwe en   5 7 % a n d   s ig n if ica n tly   lo wer   er r o r   r ates th an   th o s o f   th co n v en tio n al   ap p r o ac h es.  T h is   s tu d y   f o cu s es  o n   th e   en h an ce d   ca p ab ilit i es  o f   ad v an ce d   n e u r al  n etwo r k   ar ch itectu r es  an d   o p tim izatio n   alg o r ith m s ,   with   th aim   o f   r ed u cin g   er r o r s   a n d   en h an cin g   class if icatio n   ab ilit y .   C o llectiv ely ,   th ese  wo r k s   p r esen v ar io u s   s tate - of - th e - ar a p p r o ac h es  to   class if y in g   b r ain   tu m o r s   u s in g   DL   f r am ewo r k s ,   s elec tin g   an d   ap p ly i n g   d ata  a u g m en tatio n   s tr ateg ies,  an d   m et h o d s   o f   f ea tu r e   s elec tio n   an d   c lass if icatio n .   E ac h   s tu d y   h o ld s   s ig n if ica n ce   an d   r elev an ce   as  it  co n tr i b u tes  to   th o n g o in g   r ef in em e n o f   d iag n o s tic  to o ls   an d   m eth o d o l o g ies,  wh ich   i n   tu r n   lead s   to   en h a n ce d   e f f icien cy   in   th id e n tific atio n   a n d   tr ea tm en o f   b r ain   tu m o r s .   T ab le  1   s h o ws th co m p ar ativ an aly s is   o f   th b r ain   tu m o r   c lass if icatio n   s tu d ies in   th liter atu r e.       T ab le  1 .   C o m p a r ativ an aly s is   o f   s tr en g th s   an d   wea k n ess es o f   b r ai n   tu m o r   class if icatio n   s tu d ies   S t r e n g t h s   W e a k n e sses   C i t a t i o n s   H i g h   c l a ss i f i c a t i o n   a c c u r a c y   ( 9 8 . 0 4 %)   a c r o ss  t u m o r   t y p e s ;   Ef f e c t i v e   t u m o r   l o c a l i z a t i o n   a n d   r e f i n e me n t   u s i n g   a g g l o mer a t i v e   c l u st e r i n g ;   R e f i n e d   p r o p o s a l s   i n c r e a se   a c c u r a c y .   R e l i a n c e   o n   a g g l o mera t i v e   c l u s t e r i n g   may   i n t r o d u c e   v a r i a b i l i t y   i n   t u mo r   p r o p o sa l   a c c u r a c y ;   M a y   r e q u i r e   e x t e n s i v e   c o m p u t a t i o n a l   r e so u r c e s   f o r   p r o c e ss i n g .   [ 6 ]   I mp r e ssi v e   p e r f o r ma n c e   m e t r i c s (r e c a l l :   9 2 . 8 7 % ,   p r e c i si o n :   9 3 . 8 2 %,   a c c u r a c y :   9 4 . 8 3 %) ;   Ef f e c t i v e   u se  o f   D e n seN e t 1 2 1   f o r   f e a t u r e   e x t r a c t i o n ;   D a t a   a u g m e n t a t i o n   i mp r o v e s m o d e l   r o b u st n e ss .   M a y   n o t   a d d r e ss   v a r i a b i l i t y   i n   t u mo r   c h a r a c t e r i st i c s   o r   d a t a se t   b i a s;   F o c u o n   a   si n g l e   m o d e l   a r c h i t e c t u r e   mi g h t   l i mi t   f l e x i b i l i t y .   [ 7 ]   U t i l i z e s fe a t u r e   f u si o n   o f   d e e p   a n d   s h a l l o w   f e a t u r e s ;   R O I   e x p a n s i o n   i m p r o v e s   se n si t i v i t y   ( 1 1 . 7 2 %   i n c r e a se) ;   C o m p e t i t i v e   r e s u l t s wi t h   R e sN e t - 1 8 .   R O I   e x p a n s i o n   ma y   i n c r e a s e   c o m p u t a t i o n a l   c o m p l e x i t y ;   S h a l l o w   n e t w o r k   d e si g n   mi g h t   n o t   c a p t u r e   a l l   r e l e v a n t   f e a t u r e s .   [ 8 ]   H i g h   a c c u r a c y   ( 9 9 . 6 0 %) w i t h   D a r k N e t   m o d e l s ;   Ef f e c t i v e   u se   o f   d a t a   a u g m e n t a t i o n ;   E x c e l l e n t   p e r f o r m a n c e   i n   se g m e n t a t i o n   w i t h   a   D i c e   i n d e x   o f   0 . 9 4 .   P e r f o r ma n c e   ma y   b e   d a t a se t - sp e c i f i c ;   D a r k N e t   mo d e l s   p r e - t r a i n i n g   m i g h t   l i mi t   g e n e r a l i z a b i l i t y   t o   o t h e r   d a t a s e t s .   [ 9 ]   O u t s t a n d i n g   p e r f o r ma n c e   w i t h   Ef f i c i e n t N e t B 3   ( 9 9 . 6 9 a c c u r a c y ) ;   C o m p r e h e n si v e   p r e p r o c e ss i n g   a n d   a u g me n t a t i o n   t e c h n i q u e s ;   H i g h   r e l i a b i l i t y   f o r   c l i n i c a l   set t i n g s .   M a y   r e q u i r e   e x t e n s i v e   c o m p u t a t i o n a l   r e so u r c e s ;   D e p e n d e n c e   o n   Ef f i c i e n t N e t   ma y   l i m i t   e x p l o r a t i o n   o f   o t h e r   a r c h i t e c t u r e s.   [ 1 0 ]   H i g h   a c c u r a c y   ( 9 8 . 5 4 %) a n d   A U C   ( 0 . 9 9 )   w i t h   D a r k N e t   mo d e l s ;   Ef f e c t i v e   d a t a   a u g m e n t a t i o n   a n d   s e g m e n t a t i o n   t e c h n i q u e s;   D e m o n s t r a t e c l i n i c a l   a p p l i c a b i l i t y .   D a r k N e t   m o d e l s   ma y   n o t   g e n e r a l i z e   w e l l   t o   o t h e r   d a t a se t s;   D a t a se t - sp e c i f i c   p e r f o r ma n c e   ma y   n o t   r e f l e c t   b r o a d e r   a p p l i c a b i l i t y .   [ 1 1 ]   Ex c e p t i o n a l   a c c u r a c y   w i t h   Ef f i c i e n t N e t B 3   ( 9 9 . 6 9 %);   A d v a n c e d   p r e p r o c e ssi n g   a n d   a u g me n t a t i o n   t e c h n i q u e s;   S i g n i f i c a n t   i m p r o v e me n t   o v e r   st a t e - of - t h e - a r t   m e t h o d s .   H i g h   c o m p u t a t i o n a l   r e q u i r e m e n t s;   Ef f i c i e n t N e t B 3 p e r f o r m a n c e   mi g h t   n o t   b e   a s   e f f e c t i v e   f o r   a l l   t y p e o f   M R I   d a t a s e t s.   [ 1 2 ]   H i g h   a c c u r a c y   ( u p   t o   9 9 . 5 7 %) a n d   l o w   e r r o r   r a t e s ;   Ef f e c t i v e   u se   o f   h y b r i d   C N N   w i t h   R e s N e t 1 5 2 ;   O p t i mi z a t i o n   t h r o u g h   C o v i d - 1 9   a l g o r i t h m .   P o t e n t i a l l y   h i g h   c o m p u t a t i o n a l   c o s t ;   H y b r i d   mo d e l   may   b e   c o m p l e x   a n d   h a r d e r   t o   f i n e - t u n e .   [ 1 3 ]   S t r o n g   f e a t u r e   e x t r a c t i o n   u s i n g   n o r ma l i z a t i o n   a n d   d e n s e   f e a t u r e s;   G o o d   p e r f o r m a n c e   w i t h   S V M   c l a ss i f i c a t i o n   ( 9 0 . 2 7 %   a c c u r a c y ) ;   S u r p a sses   p r e v i o u s me t h o d s .   M a y   l a c k   D a d v a n t a g e s;   S V M   m a y   n o t   b e   a r o b u st   a mo d e r n   n e u r a l   n e t w o r k   a p p r o a c h e s fo r   a l l   d a t a se t s.   [ 1 4 ]     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l     I SS N:   2252 - 8 7 7 6       A d va n ce men ts   in   b r a in   tu mo r   cla s s ifica tio n :   a   s u r ve o f tra n s fer lea r n in g   tech n iq u es   ( S n eh a l J a d h a v )   1005   2.   AL G O RI T H M   US E D   T h is   s ec tio n   h ig h lig h ts   th e   v a r io u s   ty p es  o f   b r ai n   tu m o r   cla s s if icatio n   alg o r ith m s   b ased   o n   m ac h in e   lear n in g   ( ML ) ,   DL ,   a n d   T L .     2 . 1   M a chine   lea rning   ba s ed   cla s s if ica t io n   T h er h a d   b ee n   p r o g r ess   in   u s in g   ML ,   esp ec ially   in   th e   class if icatio n   o f   b r ai n   tu m o r s   t h r o u g h   t h e   an aly s is   o f   co m p lex   m ed ical  i m ag in g   d ata.   Pre v io u s   ML   ap p r o ac h es,  in cl u d in g   SVMs,  r an d o m   f o r ests ,   an d     k - NN,   h a v b ee n   em p lo y ed   t o   class if y   b r ain   tu m o r s   b y   le ar n in g   f r o m   MR  im ag es  e x tr ac ted   f ea tu r es  [ 1 6 ] .   T h ese  m o d els  r eq u ir e x ten s iv p r ep r o c ess in g   an d   n o n - au t o m atic  f ea tu r s elec tio n ,   wh ich   in v o lv es  s ea r ch in g   f o r   s p ec if ic  f ea tu r es  with in   th d ata  s ets  to   id en tify   s p ec if i tu m o r   [ 1 7 ] .   SVM  as  an   alg o r ith m   th at  ex ce ls   in   wo r k in g   with   h ig h - d im e n s io n al  s p ac h as  b ee n   u s ef u in   class if y in g   class es  with   well - s ep ar ated   m ar g in s ,   th o u g h   th p er f o r m a n ce   d ep e n d s   h ea v ily   o n   th f ea tu r s p ac u s ed .   R an d o m   f o r ests ,   b ased   o n   d ec is io n   tr ee s ,   ca n   h an d le  lar g e   d atasets   an d   p r o v id a   q u a n titativ m ea s u r o f   f ea tu r e   im p o r tan ce ,   m ak in g   th em   u s ef u i n   d eter m in in g   w h ich   asp ec ts   o f   th im ag in g   d ata  co n tr ib u te  t o   th class if icatio n   [ 1 8 ] .   Ho w ev er ,   th ese  m o d els  ca n   in   f ac t   b ec o m e   v e r y   in tr ic ate  an d   less   u n d e r s tan d ab le   wh en   th n u m b e r   o f   t r ee s   ca r r ie d   is   h i g h .   k - NN   is   a   m u ch   s im p ler   tech n iq u e   th at   ca n   b p er u s ed   f o r   class if y in g   tu m o r s   b ased   o n   th ei r   m ajo r ity   o f   n ea r est  n eig h b o r s   in   th f ea tu r s p a ce ,   wh ich   ca n   b ea s ily   u n d er s to o d   an d   im p lem e n ted ,   p a r ticu lar ly   f o r   s m all   d atasets .   Ho wev er ,   th ese  tr a d itio n al  m o d els  h av e   s o m d r awb ac k s   d u e   to   t h eir   r elian ce   o n   m an u ally   d esig n e d   f ea tu r es,  wh ich   m a y   n o ac c u r ately   r ef lect  th ac t u al  p att er n s   o f   b r ain   tu m o r s .   T o   a d d r ess   th is   ch allen g e,   r esear ch er s   h av d ev el o p ed   TL   to   f in e - tu n m o d els  tr ain ed   o n   s im ilar   task s   o r   lar g er   d atasets   f o r   b r ain   tu m o r   class if icatio n .   T h is   ap p r o ac h   h elp s   in   a d d r ess in g   th e   p r o b l em   o f   r estricte d   am o u n ts   o f   l ab eled   d ata   s in ce   it   allo ws k n o wled g tr a n s f er   ac r o s s   r elate d   d o m ain s ,   an d   th u s   t h r esu ltin g   m o d el  p er f o r m s   w ell.     2 . 2   Deep   lea rning   ba s ed  cla s s s if ica t io   DL   h as  s ig n if ican tly   im p ac ted   th m ed ical  f ield ,   p ar ticu lar ly   in   th class if icatio n   o f   f ea tu r es  in   b r ain   tu m o r   im ag es  [ 1 9 ]   b y   a u to m at ically   ex tr ac tin g   f ea t u r es  f r o m   th im ag d ata.   Un lik s tan d a r d   ML   m o d els  th at  in v o lv h an d cr af te d   f ea tu r es,  m o s DL   m o d els,  p ar ticu lar ly   C NN s ,   lear n   h ier ar ch ical  r ep r esen tatio n s   o f   th e   f ea tu r es  f r o m   t h r aw  d ata,   m ak in g   th em   i d ea f o r   im a g cl ass if icatio n   in   g en er al.   T h r o u g h   lay er s   o f   co n v o l u tio n al  f ilter s   [ 20 ],   [ 2 1 ] .   C NNs  aim   to   lear n   s et  o f   s p atial  p y r am id s   to   m o d el  th e   h ier ar ch ies  p r esen t   in   b r ain   MRI  s ca n s ,   d etec tin g   ed g es,  tex tu r es,  an d   h i g h er - le v el  s tr u ctu r es  in   th s ca n n ed   im ag e.   T h ese   lay er s   en ca p s u late  th im a g f ea tu r e s   in   s tep - by - s tep   m a n n er   s o   as  to   e n ab le  th e   n etwo r k   to   lear n   c o m p licated   f ea tu r es  th at   ar e   r elev an t   to   tu m o r   d if f er e n tiatio n .   B y   a u to - lear n in g   f r o m   v ast  a m o u n ts   o f   d ata,   it  h as   d em o n s tr ated   s tate - of - th e - ar t   p er f o r m an ce   in   b r ain   tu m o r   class if icatio n ,   o u tp er f o r m in g   th tr ad itio n al   ap p r o ac h   in   ter m s   o f   p r ec is i o n   an d   r eliab ilit y .   T h o th er   n o tab le  d ev elo p m en in   DL   f o r   b r ain   t u m o r   class if icatio n   is   TL ,   wh ich   m ak es  u s o f   p r e - tr ain e d   m o d e ls   o n   lar g d atasets   lik I m ag eNe t,   f o r   in s tan ce ,   VGGN et,   R e s Net,   E f f icien tNet,   an d   o th e r s   in   th class if icatio n   task   [ 2 2 ] .   T h is   m eth o d   ca n   b u s ef u f o r   f u r th er   s tu d ies  s in ce ,   b y   tu n i n g   th ese  m o d els  o n   th b r ain   tu m o r   d atasets ,   th ey   h av s h o wn   h ig h   ac cu r ac y   with   lim ited   am o u n o f   lab eled   m e d ical  d ata.   T h is   m a k es  th a p p r o ac h   m o r e   s u ita b le  th an   m o s t   o th er   tr ain in g   ap p r o ac h es  s in ce   it  n o o n ly   s h o r te n s   tr ain in g   tim b u also   im p r o v es  th e   m o d el s   ab ilit y   to   g en er alize   o v er   d if f er e n ty p es  o f   tu m o r s   an d   im ag in g   s ce n ar io s .   TL   h as b ee n   esp ec ial ly   h e lp f u in   ad d r ess in g   th p r o b lem   o f   s ca r ce   m ed ica d ata,   wh ich   r em ain s   a   co m m o n   is s u i n   r esear ch   i n   th s ec to r .   TL ,   wh eth er   th r o u g h   th u s o f   p r e - t r ain ed   n etwo r k s   as  f ea tu r s u b s tr ate s   o r   f ea tu r tu n i n g ,   h as  en ab l ed   DL   s tr u ctu r es  to   im p r o v e   d iag n o s ti p er f o r m a n ce   f r o m   b r ain   t u m o r   im ag es   at  f aster   p ac a n d   with   g r ea ter   r eliab ilit y .   I n   ad d itio n ,   o th er   tech n o l o g ies,   in clu d in g   en s em b le   lear n i n g ,   d ata  au g m en tatio n ,   an d   ex p licit  atten tio n   m ec h an is m s ,   h av co n tr i b u te d   p o s itiv ely   to   b etter   class if icatio n   o f   th b r ai n   tu m o r   u s in g   DL   m o d els   [ 2 3 ] .   E n s em b le  lear n in g ,   wh ich   i n v o lv es  u s in g   m o r th a n   o n m o d el  to   m a k p r ed ictio n ,   in cr ea s es  r o b u s tn ess   an d   ac c u r ac y ,   wh er ea s   d ata  a u g m en tatio n   ar tific ially   i n cr e ases   th tr ain in g   d ata  s et  b y   ap p ly in g   tr an s f o r m s   lik r o tatio n   an d   s ca lin g ,   th er eb y   r e d u cin g   o v e r f itti n g .   I n   c o n tr ast,  atten tio n   m ec h an is m s   b r in g   th f o cu s   o f   th m o d els  o n   th p a r ts   o f   t h im ag th at  ar r elev an t,   s u ch   as  th tu m o r   m ass ,   an d   h en ce   y ield   b etter   class if icatio n   r esu lts   [ 24 ].     2. 3   T ra ns f er   l ea rning - ba s ed   cla s s if ica t io n   Fo llo win g   s ec tio n   d ec s r ib th e   in - d ep th   TL  b ased   class if icatio n   ap p r o ac h es.     2 . 3 . 1 .   F ea t ure  e x t a rc t i o n   Featu r ex tr ac tio n   in   b r ain   t u m o r   class if icatio n   f o cu s es  o n   ex p l o r in g   n ec ess ar y   f ea t u r e s   f r o m   a n   MRI  im ag wit h   tr ain in g   o f   t h p r e - tr ain e d   m o d els  f o r   d et ec tin g   s ig n if ican f ea tu r es.  T h is   m eth o d   lev er ag es   th f ac th at  th e   m o d els  th at  ar u s u ally   tr ain e d   o n   lar g a n d   d iv e r s d ata  ca n   b u s ed   to   co n v er r aw  MR I   d ata  in to   h i g h - lev el  f ea tu r es.  Firstl y ,   we  ch o o s p r o p er   p r e - tr ain ed   m o d el  lik VGG1 6   o r   R esNet  s in ce   th eir   f ea tu r ex tr ac tio n   a b ilit y   h as  b ee n   wid ely   ac k n o wled g ed .   T h is   p r o ce s s   s tar ts   w ith   f ee d in g   b r ain   MRI  im ag es  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 7 6   I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l Vo l.  1 4 ,   No .   3 Dec em b er   20 2 5 :   1 0 0 2 - 1 0 1 4   1006   to   th is   m o d el  to   g et  f ea tu r m ap s   o r   em b ed d in g s   f r o m   th h i d d en   lay er s .   T h ese  f ea tu r r ep r ese n tatio n s ,   wh ich   co n tain   th in t r icate   d etails  o f   ev en   th in te r n al  s tr u ctu r es  o f   th im ag es,  ar th e n   u s ed   in   th id en tific atio n   o f   th ty p o f   tu m o r   th r o u g h   a   s ec o n d   class if ier   th at  m ay   b SVM   o r   f u lly   co n n ec ted   n eu r al  n etwo r k .     Fo r   in s tan ce ,   in   th e   VGG1 6   b r ain s ,   r elev an t   f ea tu r es  ar ex tr ac ted   f r o m   b r ain   MRI  s ca n s   an d   lo g is tic   r eg r ess io n   f o r   a   class if ier ,   m o r p r ec is R esNet  h ig h   h ier ar ch ical  f ea t u r es  in   ad d i tio n   to   u s in g   o th er   s u cc ee d in g   ML   f o r   class if icatio n .   T h e   m ajo r   b e n ef its   o f   t h is   ap p r o ac h   i n clu d e   th f ac th at  p ass in g   t h f ea tu r es th r o u g h   lay e r s   r ed u ce s   th am o u n t o f   tim th at  is   tak en   in   tr ain i n g   s in ce   th im p o r tan t f ea tu r es c an   b e   o b tain ed   f r o m   th e   p r e - tr ain ed   f ea tu r m a p s .   Ad d itio n ally ,   t h lear n ed   r ep r esen tatio n s   f r o m   s u ch   lar g d atasets   p r o v id e   b etter   class if icatio n   ac cu r ac y   f o r   th p ar ticu lar   tas k   o f   tu m o r   r ec o g n itio n .   Nev e r th eless ,   wh at  h as   b ee n   e x p lain ed   ab o v e   ab o u t h f ea tu r e x tr ac tio n   p r o ce s s   is   n o f r ee   f r o m   ce r tain   lim itatio n s .   T h e   s o u r ce   o f   d eg en er atio n   is   r o o ted   in   th e   f ea tu r r ep r esen tatio n   lim itatio n   o f   th p r e - tr ain e d   m o d e l,  wh ich   m ay   n o t   co n tain   s u f f icien f ea tu r es to   r ep r esen t d if f er e n t ty p es o f   b r ai n   tu m o r s   [ 2 5 ] ,   [ 2 6 ] .     2 . 3 . 2 .   F ine  t uning   Fin e - tu n in g   is   an   ess en tial  asp ec o f   TL  wh e r th in itial  m o d el  is   tr ain ed   o n   ce r tain   tar g et  d ataset,   lik th im ag es  o f   b r ain   tu m o r s   f r o m   MRI  s ca n s ,   to   im p r o v its   p er f o r m an ce   [ 2 0 ]   in   th n ew  task   at  h an d   [ 2 7 ] .   T h p r o ce s s   s tar ts   w ith   t h ab ilit y   to   lo ad   m o d el  th at  h as  b ee n   tr ain ed   with   h u g d ataset  o f   co m m o n   ob jects,  s u ch   as  I m ag eNe t,  t h at  p r o v id es  th m o d el   with   g o o d   f ea tu r es  to   s tar with .   Fo r   th is   m o d el  to   b e   ap p lied   in   th class if icatio n   o f   b r ain   tu m o r s ,   th ea r ly   lay er s   th at  g en er alize   f ea tu r es su ch   a s   ed g es a n d   tex tu r e   ar lef u n f r o ze n   in   o r d er   t o   r etain   p r e v io u s ly   lea r n ed   k n o w led g e.   T o   f in e - tu n th e   later   l ay er s   o f   th e   m o d el,   as  th o s lay er s   a r m o r e   p r ec is in   t h eir   n atu r e   an d   d ir ec tly   h elp   u s   in   ex tr ac tin g   r elev an t   f e atu r es  r eq u ir ed   f o r   th class if icatio n   [ 2 8 ] .   T h is   is   co r r ec ted   b y   r etr ai n in g   th ese   lay e r s   u s in g   th b r ain   tu m o r   d ataset  in   o r d er   to   en ab le  th m o d el  to   id e n tify   s p ec if ic  f ea tu r es  th at  ar p ar tic u lar ly   r elate d   to   d if f er i n g   ty p e s   o f   tu m o r s .   I n   th is   p h ase,   s m aller   lear n in g   r at is   u s ed   to   a v o id   lar g c h a n g es  to   th e   p r e - tr ain in g   weig h ts   as  th e   m o d el   is   f in etu n ed   f o r   th e   n ew  task   wh i le  r etain in g   th lear n ed   g en er a lized   f ea tu r es.  Fin e - tu n in g   h as   b ec o m e   p r o v en   in   n u m b er   o f   ap p licatio n s   o r   u s es.  Fo r   in s tan ce ,   th R esN et5 0   m o d el,   wh ile  ap p lied   to   class if y   b r ain   MRI   im ag es  to   co r r esp o n d in g   tu m o r   ty p es,  h as  b ee n   s h o wn   to   en jo y   h ig h e r   class if icatio n   ac cu r ac y   co m p a r ed   to   o th er   m o d els  b y   u s in g   a   d ee p   ar ch itectu r a n d   lear n ed   f ea tu r es  to   m ak e   th d if f er en tial  d iag n o s is   [ 2 9 ] .   I n   a   s im ilar   m an n er ,   I n ce p tio n V3   h as  b ee n   a p p lied   t o   b r ain   tu m o r   d atasets   b ec au s e,   d u e   to   its   h ig h ly   s tack e d   lay er s ,   it  ca n   ca p tu r m u lti - s ca le  f ea tu r es.  So ,   t h ad v an tag es  o f   f in e - t u n in g   ar a p p ar e n t   in   g en er al  with   th e   im p r o v e d   ap titu d es  o f   th m o d el  to   d eliv er   th p latf o r m   th b en ef it  o f   s p ec ialized   lear n i n g ,   wh er th b asic  m o tiv a tio n   is   to   en ab le  th m o d el  to   s p ec if y   in   th s alien ch ar ac ter is tics   o f   th b r ain   tu m o r s ,   wh ich   in   ef f ec t   en h an ce s   th p r o d u ctiv cla s s if icatio n   [ 3 0 ] .   Als o ,   it  is   an   ef f ec tiv u tili za tio n   o f   la b eled   d ata  as  th e   f r am ewo r k   a v o id s   th r eq u ir e m en o f   lar g d a tasets ,   wh ich   is   m ad p o s s ib le  b y   p r e - tr ain e d   m o d els.  Sti ll,  lik an y   o th er   p r o ce s s ,   f in e - t u n in g   co m es  with   its   o wn   s et  o f   p r o b lem s .   Ov er f itti n g   is   m ajo r   p r o b lem   f ac in g   th e   ap p licatio n   o f   ML ,   esp ec ially   wh en   wo r k in g   with   s m all  d at s ets,  s in ce   th m o d el  m ig h en d   u p   lear n in g   th e   n o is r ath er   th a n   ca p tu r in g   t h u n d er ly in g   p atter n s .   Fu r t h er m o r e ,   f in e - t u n in g   m ay   b e   co m p u tatio n ally   ex p en s iv p r o ce s s   an d   n ee d s   lar g a m o u n o f   r eso u r ce s   an d   tim e,   esp ec ially   wh en   wo r k in g   with   lar g e   m o d els.  Nev er th eless ,   f in e - t u n in g   s tay s   th m ai n   in s tr u m en in   TL  an d   h el p s   to   p r o g r ess   in   th class if icatio n   o f   b r ai n   tu m o r s   [ 3 1 ] .     2 . 3 . 3 .   E nd   t o   end t ra ini ng   E n d - to - e n d   tr ain in g   m ea n s   r eu s in g   p r e - tr ain ed   m o d els  b y   s t ar tin g   with   b an k   o f   weig h ts   lear n ed   b y   tr ain in g   o n   a   lar g e   s et  o f   d ata  co llected   f r o m   an   im ag e   d ata b ase  to   class if y   th n o v el   s et  o f   b r ain   tu m o r s   an d   f in e - tu n in g   th is   m o d el  o n   n ew  s et  o f   d ata   [ 3 2 ] .   T h is   m eth o d o lo g y   co m b in es  th id ea   o f   u s in g   p r e - tr ai n e weig h ts   ac q u ir ed   b y   lear n i n g   f r o m   a   lar g e   d atab ase,   wh ich   i n co r p o r ates  th g en er al   co n ce p o f   th im a g es  t o   lear n   f r o m   th e   n ew  d ataset,   esp ec ially   r elatin g   t o   b r ain   tu m o r s .   T h p r o ce s s   s tar ts   with   th lo ad in g   o f   th e   b ase  m o d el  an d   th in itial  weig h ts ,   wh ich   in clu d E f f icien tNet  an d   Den s eNe t,  am o n g   o th er s ,   wh ich   ar in itially   tr ain ed   o n   d atasets   I m ag eNe t   [ 3 3 ] .   Af ter   th at,   tr ain in g   is   p er f o r m ed   o n   th b r ain   t u m o r   d ataset,   a n d   all   weig h ts   o f   th m o d el s   lay er s   ar tu n ed   to   ac h ie v th b est  ac cu r ac y   in   r e p r es en tin g   th n e d ataset.   T h is   all - en co m p ass in g   tr ain i n g   p r o ce d u r h as  th ad v a n tag o f   d is till atio n   f r o m   ex te n s iv p r e - tr ain ed   f ea tu r e   r ep r esen tatio n s   an d   ac cu r ate,   d o wn s tr ea m   twea k ed   m o d if i ca tio n s .   So p h is ticated   m eth o d s   ar th e n   u s ed   to   im p r o v th e   tr ain in g   r ates  an d   q u ality   an d   to   g u ar a n tee  co n v er g en ce   to   th f in al  s o lu tio n .   ca s o f   u tili zin g   E f f icien tNet  in   en d - to - e n d   lea r n in g   s h o ws  it  h as  ce r tain   b en ef its   b y   o p tim izin g   th in teg r atio n   o f   p r et r ain ed   d ata  an d   s p ec if ic  task   d ata  ac q u ir ed   in   th class if ica tio n   o f   b r ain   tu m o r s .   L ik ewise,   th Den s eNe ar ch itectu r e   im p r o v es  o n   th a b ilit y   o f   th n etwo r k   to   class if y   th in p u im ag s in ce ,   wh en   tr ain ed   en d - to - en d ,   it  d r aws  o n   p r e - tr ain ed   weig h ts   to   u p d ate  u p o n   ex p o s u r to   n ew  d ata   [ 3 4 ] .   T r ain i n g   f r o m   e n d   to   en d   is   co m p u tatio n ally   ex p en s iv an d   tim e - co n s u m in g ,   esp ec ially   with   elab o r ate  m o d els an d   d ata b ases .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l     I SS N:   2252 - 8 7 7 6       A d va n ce men ts   in   b r a in   tu mo r   cla s s ifica tio n :   a   s u r ve o f tra n s fer lea r n in g   tech n iq u es   ( S n eh a l J a d h a v )   1007   2 . 3 . 4 .   M ulti - m o da l t ra ns f er   l ea rning   Usi n g   in f o r m atio n   f r o m   d if f er en m o d es  o f   im ag in g   lik MRI  an d   C T   s ca n s ,   m u lti - m o d al  TL   im p r o v es  th e   id en tific atio n   o f   b r ain   tu m o r s   f r o m   TL ,   wh ic h   i s   ca p ab le  o f   f u n ctio n in g   ac r o s s   th d if f er e n d ata   s ets   [ 3 5 ] .   Fig u r 1   s h o ws  th TL   m o d el  ap p r o ac h .   TL   m o d el s   lev er ag th k n o wled g g ain ed   b y   m o d el   f r o m   p r e - tr ain in g   o n   lar g d ataset  an d   tr an s f er   th is   to   s im ilar   task   with   lim ited   d ata,   th u s   allo win g   f aster   co n v er g en ce   a n d   im p r o v ed   p er f o r m an ce .   B y   r eu s in g   th e   lear n ed   f ea tu r es,  TL   m in i m izes  th n ee d   f o r   ex t en s iv tr ain in g   o n   s m aller   d atasets   an d   h en ce   is   o f   v er h ig h   v alu i n   s p ec ialized   a p p licatio n s   s u ch   as   m ed ical  im ag class if icatio n   [ 3 6 ] .           Fig u r 1 .   T r an s f er   lear n in g   m o d els [ 37 ]       T h is   ap p r o ac h   is   m ea n to   en h an ce   th m o d el s   s tab ilit y   an d   p er f o r m an ce   th r o u g h   th ag g r eg atio n   o f   s y n er g is tic  in f o r m atio n   f r o m   d if f er en s o u r ce s .   Data   in teg r atio n   co m es  f ir s t,  wh er two   s ets  o f   im ag es,  MRI   an d   C T   s ca n s ,   ar f u s ed   to   o b tain   m o r im p r o v e d   s et  o f   d ata.   T h is   in teg r atio n   o f   th e   d ata  f r o m   th two   m o d alities   m ay   allo f o r   b e tter   d escr ip tio n   o f   t h tu m o r   in   its   en tire ty   an d   m ay   e x h ib it  f ea tu r es  th at  wo u ld   n o t b o b s er v e d   wh en   u s in g   o n ly   o n m eth o d .   Nex t,  th er is   m o d el  s elec tio n ,   in   wh ich   m o d els ap p r o p r iate  f o r   p r o ce s s in g   m u ltimo d al  d at ar s elec ted .   T h ese  m o d els,  wh i ch   ar e   tr ain ed   o n   lar g a n d   d iv er s d ataset,   ar e   th en   f in e - tu n ed   f o r   h a n d lin g   an d   lear n in g   f r o m   th i n teg r a ted   d ata.   T h tr ain i n g   p h ase  i n v o lv es  eith er   f in e - tu n in g   o r   tr ai n in g   th m o d el  o n   th is   en r ich ed   d ataset,   en ab lin g   it  to   f u n ctio n   as  class if icatio n   m o d el  th at   class if ies   th v ar io u s   ty p es  o f   in f o r m atio n   it  r ec eiv es.  So m o f   th ex am p les  o f   th is   ap p r o ac h   ar MRI  an d   C T   s ca n s ,   wh er th i n f o r m atio n   o f   b o th   m o d alities   in   tr ai n in g   m o d els  wo r k s   b etter   i n   t u m o r   class if icat io n   th an   th u tili za tio n   o f   s in g le  m o d ality   in f o r m atio n .   T h ad v an tag es  o f   m u lti - m o d al  TL   ar s ig n if ican t:  in   ad d itio n   t o   im p r o v i n g   t h m o d el s   ac cu r ac y ,   th e   u tili za tio n   o f   m u ltip le  d ata   s ets  en ab les  t h m o d el  to   an aly ze   m an y   asp ec ts   o f   tu m o r s ,   wh ich   wo u ld   o th er wis n o b p o s s ib le  if   o n ly   d ea lin g   with   o n e   d ata  s et   [ 3 8 ] .   T h is   im p r o v es  th s tab ilit y   o f   th m o d el  b y   en a b lin g   th p r o p o s ed   m o d el  to   d eliv er   ac cu r ate  d iag n o s tics ,   ir r esp ec tiv o f   t h d ata  ty p e   u n d er   an aly s is .   Ho wev er ,   th er ar ce r tain   d r awb ac k s   t h at  ca n n o t   b lef t   u n n o ticed .   I n ter - m o d ality   d at co m p atib ilit y r elatin g   to   d ata  f r o m   d if f er e n m o d alities   at  d if f er en f o r m ats   an d /o r   r eso lu tio n s ,   th p r o b l em   ca n   b q u ite  co m p lex ,   e s p ec ially   s in ce   an aly tics   h as   to   m er g th d ata  to g eth er   in to   o n m ea n in g f u l f o r m at  to   b e x p lo ited .   Fu r th er ,   th m u lti - m o d al  d ata  ar m u c h   m o r c o m p lex   t o   m an ag a n d   p r o ce s s   as  co m p ar ed   ag ain s th e   s in g le  ty p e   o f   d ata,   as  it  d e m an d s   m u ch   m o r r eso u r ce s   an d   b etter   ap p r o ac h es  to   h an d le  a ll  th g ath er ed   v ar ieties  o f   in f o r m atio n .   Ho wev er ,   r esear ch   s h o ws  th at  m u lti - m o d al  TL   s ig n i f ican tly   ad v a n ce s   th f ield   o f   b r ain   tu m o r   class if icatio n   b y   h a r n ess in g   th ad v a n tag es  o f   im ag in g   m o d alities   to   cr ea te  m o r ac cu r ate  an d   r eliab le  d ia g n o s tic  m o d els.     2 . 4   Co m pa ra r t iv e   a na ly s is   o f   t he  bra in   t um o cl a s s if ica t io n a lg o rit hm s   T h is   T ab le   2   s h o ws  th co m p ar ativ a n aly is   o f   t h e   ea ch   m eth o d o lo g y ,   em p h a s izin g   th ap p r o p r iaten ess   o f   TL   in   a r ea s   s u ch   as  b r ain   tu m o r   class if icatio n ,   wh e r a n n o tated   m ed ic al  d ata  is   f r eq u en tly   s ca r ce .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 7 6   I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l Vo l.  1 4 ,   No .   3 Dec em b er   20 2 5 :   1 0 0 2 - 1 0 1 4   1008   T ab le  2 .   C o m ap a r ativ an aly s i s   f o r   th ML ,   DL ,   an d   T L   f o r   b r ain   tu m o r   class if icatio n       3.   M E T H O DS   T h is   s ec tio n   d escr ib es th r esear ch   m eth o d s   u s in g   p r e - tr ain e d   m o d els f o r   b r ai n   tu m o r   class if icatio n .       3 . 1   VG G Ne t   VGGN et  is   y et  an o th er   DL   ar ch itectu r d ev el o p ed   b y   th Vis u al  Geo m etr y   Gr o u p   f r o m   Ox f o r d   Un iv er s ity   [ 3 8 ] it  h as  g ain e d   lo o f   p o p u lar ity   in   m a n y   im ag class if icatio n   task s ,   s u ch   as  th m ed ical   im ag in g   m o d ality   lik b r ain   t u m o r   class if icatio n .   T h er ar e   th r ee   f ea tu r es  in   VGGN et:  T h n eu r al  n etwo r k r ath er   s im p le  s tr u ctu r e   s u g g es ts   th at  d ee p   co n v o lu tio n al  lay er s ,   ar r an g e d   o n af ter   th o th er ,   b u ild   th n e u r al   n etwo r k ea ch   lay er   u s es  th r e f ilter s   an d   R eL ac tiv atio n .   T h is   ap p r o ac h   allo ws  f o r   th en h an ce m en o f   n etwo r k   f ea tu r es,  f r o m   s im p le   f ea tu r es  lik e   ed g es  i n   th e   im a g es  to   h i g h - lev el   ab s tr ac asp e cts.  T h n etwo r k v ar ian ts   ar VGG1 6   an d   VGG1 9 ,   a n d   th eir   n am es  ar ass o ciate d   with   th n u m b er   o f   lay er s 1 6   an d   1 9   co r r esp o n d in g ly .   Nev er th eless ,   th d ee p   n atu r o f   VGGN et s   ar ch itectu r aid s   in   th ex t r ac tio n   o f   in tr icate   s p atial  h ier ar ch ies,  m ak in g   it o n o f   th m o s ef f ec tiv e   ex is t in g   ap p r o ac h es  f o r   im a g clas s if icatio n ,   s im ilar   to   I m ag eNe t.  T h au th o r s   n o te  th at  o n o f   its   m ajo r   d is ad v an tag es  is   th h ig h   co m p u tat io n al  an d   m em o r y   co m p lex ity   g iv e n   b y   d ee p   s tr u ctu r an d   m an y   p ar am ete r s   [ 3 9 ] .   T h is   h as  led   to   th wid esp r ea d   u s o f   VGGN et  in   m ed ical  im ag co n tex ts ,   p ar ticu lar l y   f o r   b r ain   tu m o r   class if icatio n .   TL   allo ws  f o r   th e   m o d if icatio n   o f   p r e - t r ain ed   m o d els  lik VGGN et  an d   VGG1 6   to   class if y   tu m o r s   u s in g   MRI  d ata  f r o m   d atasets   lik I m ag eNe t.  I n   th is   s ettin g ,   th in itial  lay er s   o f   co n v o lu tio n   f ir s ex tr ac lo w - lev el  f ea tu r es   co m m o n   to   all  th im ag es,  an d   th en   o p tim ize  th o th e r   lay er s   to   d etec tu m o r - s p ec if ic  f ea tu r es.  I n   th is   s p ec if ic  f ield ,   th ap p licatio n   o f   VGGN et  p r o v es  ad v an tag eo u s ,   as  its   d esig n   allo ws  f o r   th ex tr ac tio n   an d   d ep ictio n   o f   m i n u te  d e tails   in   im ag es,  f ea tu r th at   s ig n if ic an tly   aid s   in   d is tin g u is h in g   b e twee n   g lio m as  an d   m en in g io m as.       P a r a me t e r   ML   DL   TL   C i t a t i o n s   D a t a   d e p e n d e n c y   R e q u i r e s f e a t u r e   e n g i n e e r i n g ;   smal l   t o   me d i u m - si z e d   d a t a se t a r e   o f t e n   su f f i c i e n t .   H i g h   d e p e n d e n c y   o n   l a r g e   d a t a s e t t o   a u t o m a t i c a l l y   l e a r n   f e a t u r e s.   R e d u c e d e p e n d e n c y   o n   l a r g e   d a t a se t b y   l e v e r a g i n g   p r e - t r a i n e d   mo d e l s .   [ 2 9 ] ,   [ 3 0 ]   F e a t u r e   e x t r a c t i o n   M a n u a l   f e a t u r e   e x t r a c t i o n ;   r e q u i r e s   d o ma i n   e x p e r t i se .   A u t o ma t e d   f e a t u r e   e x t r a c t i o n   t h r o u g h   h i e r a r c h i c a l   l a y e r o f   t h e   n e t w o r k .   U t i l i z e s fe a t u r e l e a r n e d   b y   p r e - t r a i n e d   m o d e l s fr o m   l a r g e   d a t a se t s,   mi n i mi z i n g   t h e   n e e d   f o r   man u a l   e x t r a c t i o n .   [ 3 2 ] ,   [ 3 3 ]   M o d e l   c o m p l e x i t y   Ty p i c a l l y ,   l o w e r   c o m p l e x i t y   ( S V M ,   d e c i si o n   t r e e s ).   H i g h   c o m p l e x i t y   ( C N N s,  R N N s) ,   o f t e n   i n v o l v i n g   mi l l i o n s   o f   p a r a me t e r s.   M o d e r a t e   c o m p l e x i t y ;   b u i l d o n   p r e - t r a i n e d   n e t w o r k s   l i k e   V G G ,   R e sN e t ,   I n c e p t i o n ,   e t c .   [ 2 5 ] [ 4 2 ]   Tr a i n i n g   t i me   S h o r t e r   t r a i n i n g   t i m e ,   e sp e c i a l l y   w i t h   sma l l e r   d a t a se t s.   Lo n g   t r a i n i n g   t i me  d u e   t o   t h e   l a r g e   n u m b e r   o f   p a r a m e t e r s a n d   d e e p   l a y e r s.   S i g n i f i c a n t l y   r e d u c e d   t r a i n i n g   t i m e   a s   o n l y   t h e   f i n a l   l a y e r s   o r   sp e c i f i c   p a r t s   o f   t h e   mo d e l   a r e   f i n e - t u n e d .   [ 1 7 ]   P e r f o r ma n c e   o n   smal l   d a t a se t s   Te n d t o   p e r f o r m w e l l   w i t h   t a i l o r e d   f e a t u r e   e x t r a c t i o n .   P e r f o r ms  p o o r l y   u n l e ss   a u g me n t e d   w i t h   sy n t h e t i c   d a t a .   S u p e r i o r   p e r f o r ma n c e   b y   t r a n sf e r r i n g   l e a r n e d   f e a t u r e s,  f i n e - t u n i n g   m o d e l s   f o r   sm a l l ,   d o ma i n - sp e c i f i c   d a t a se t s.   [ 2 6 ] ,   [ 4 3 ]   A c c u r a c y   M o d e r a t e   a c c u r a c y ,   d e p e n d s   h e a v i l y   o n   f e a t u r e   e n g i n e e r i n g   q u a l i t y .   H i g h   a c c u r a c y   w h e n   t r a i n e d   o n   l a r g e ,   d i v e r se  d a t a se t s.   V e r y   h i g h   a c c u r a c y ,   e s p e c i a l l y   i n   med i c a l   i ma g i n g   t a s k s,  a i t   b e n e f i t s fr o b o t h   d e e p   f e a t u r e s   a n d   d o mai n - s p e c i f i c   t u n i n g .   [ 2 9 ]   C o m p u t a t i o n a l   r e so u r c e s   R e q u i r e s m o d e r a t e   c o m p u t a t i o n a l   p o w e r .   H i g h   c o m p u t a t i o n a l   d e m a n d   f o r   t r a i n i n g   l a r g e   m o d e l s   f r o m   scrat c h .   M o d e r a t e ,   s i n c e   p r e - t r a i n e d   mo d e l s   r e d u c e   t h e   c o mp u t a t i o n a l   l o a d .   [ 3 1 ] ,   [ 3 2 ]   I n t e r p r e t a b i l i t y   R e l a t i v e l y   e a s i e r   t o   i n t e r p r e t   mo d e l s   ( e . g . ,   d e c i si o n   t r e e s ,   S V M ) .   H a r d e r   t o   i n t e r p r e t   d u e   t o   d e e p   l a y e r s   a n d   c o m p l e x   r e p r e s e n t a t i o n s .   M o d e r a t e   i n t e r p r e t a b i l i t y ;   f e a t u r e a r e   p r e - l e a r n e d ,   b u t   so m e   l a y e r c a n   b e   f i n e - t u n e d   f o r   t a s k - sp e c i f i c   u n d e r s t a n d i n g .   [ 3 1 ] ,   [ 3 2 ]   G e n e r a l i z a t i o n   Te n d t o   o v e r f i t   o n   sm a l l   d a t a se t s w i t h o u t   r o b u st   r e g u l a r i z a t i o n   t e c h n i q u e s.   S t r o n g   g e n e r a l i z a t i o n   w h e n   t r a i n e d   o n   l a r g e   d a t a se t s,   b u t   r i s k o v e r f i t t i n g   o n   sma l l   d a t a se t s.   S t r o n g   g e n e r a l i z a t i o n ;   b a l a n c e s   b e t w e e n   l a r g e - sc a l e   p r e - t r a i n e d   mo d e l s   a n d   t a sk - s p e c i f i c   f i n e - t u n i n g .   [ 3 6 ]   Ex a m p l e o f   t e c h n i q u e s/ m o d e l s   S V M ,   r a n d o m   f o r e st ,   k - N N ,   N a i v e   B a y e s .   C N N s,  r e c u r r e n t   n e u r a l   n e t w o r k s (RNN s) .   V G G 1 6 ,   R e sN e t ,   I n c e p t i o n N e t ,   Ef f i c i e n t N e t   w i t h   f i n e - t u n i n g   o r   e n d - to - e n d   t r a i n i n g .   [ 3 1 ] ,   [ 2 9 ]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l     I SS N:   2252 - 8 7 7 6       A d va n ce men ts   in   b r a in   tu mo r   cla s s ifica tio n :   a   s u r ve o f tra n s fer lea r n in g   tech n iq u es   ( S n eh a l J a d h a v )   1009   3 . 2 .     ResNet   Mic r o s o f R esear ch   p r o p o s ed   th r esid u al   n etwo r k   ( R esNet )   an d   p u b lis h ed   Dee p   R esid u a Nets  f o r   I m ag R ec o g n itio n ,   wh ich   s ig n if ican tly   ex p an d e d   th p o te n tial  o f   DL   b y   r eso lv in g   th in h er en v an is h in g   g r ad ien p r o b lem   in   tr ain in g   e x tr em ely   d ee p   n e u r al  n etwo r k s   [ 4 0 ] .   T h k e y   f ea tu r e   o f   R e s Net  is   it s   r esid u al   lear n in g ,   wh e r th c o n ce p t o f   s h o r tcu co n n ec tio n s ,   also   k n o wn   as  s k ip   co n n ec tio n s ,   all o ws  th n etwo r k   t o   tr av er s o n e   o r   m o r e   lay er s   at   tim e.   T h is   d esig n   allo ws  f o r   th tr ain i n g   o f   n etwo r k s   th at   co n tain   h u n d r ed s   an d   p o s s ib ly   th o u s an d s   o f   lay er s   with o u e x p er ien ci n g   t h e ar lier   ca s es  o f   d eg r ad atio n   in   th p er f o r m a n ce   o f   d ee p   ar c h itectu r es.  R esNet  in tr o d u ce d   s ev er al  t y p es  o f   ar c h itectu r es:  R esNet1 8 ,   R esNet 3 4 ,   R esNet5 0 ,   a n d   R esNet1 0 1 ,   wh er th n u m b er   s y m b o lizes  th d ep th   o f   t h n etwo r k .   T h d ee p er   n etwo r k s ,   s u ch   as  R esNet5 0   an d   R esNet1 0 1 ,   ar m o r a p p r o p r iate  f o r   s u c h   task s   b e ca u s ea ch   lay er   is   ab le  to   lear n   an   ab s tr ac r ep r esen tatio n   o f   th in p u im ag e   [ 4 1 ] .   No wad ay s ,   R esNet  h as  ac h iev ed   s ig n if ican s u cc ess   in   b en ch m ar k s   lik I m ag eNe t,   s u r p ass in g   e v e n   its   s u p er io r   p r e v io u s   m o d el,   VGGN et.   I n   th m ed ical  im a g in g   s ec to r ,   R esNe t   h as  tr an s f o r m ed   in t o   r o b u s to o wh en   it  co m es  to   task s   s u ch   as  th class if icat io n   o f   b r ain   tu m o r s   [ 4 2 ]   TL   s av es  r esear ch er s   tim an d   r eso u r ce s   b y   en ab lin g   th em   to   u tili ze   lar g p r e - tr ain ed   m o d els  lik R esNe t   f r o m   I m ag eNe a n d   r ef in e   th e m   o n   s m aller   d ataset  o f   M R I   b r ain   s ca n s ,   f o r   in s tan ce .   B ec au s R esNe h as  r esid u al  co n n ec tio n s ,   it   is   p o s s ib le  to   g et  h ig h - lev el  an d   m u lti - lev el  f ea tu r r e p r esen ta tio n s   o f   th s h a p e,   tex tu r e,   an d   ed g es  o f   tu m o r s .   T h is   m ak es  R e s Net  g o o d   to o f o r   f in d in g   an d   class if y in g   b r ain   tu m o r s .   Ad d itio n ally ,   R esNet  p o s s e s s es  r o b u s f ea tu r ex tr ac tio n   ca p ab ilit y ,   r en d er in g   it  id ea f o r   in teg r atio n   in to   m u lti - lev el  s y s tem s ,   allo win g   f o r   th e   s u b s eq u e n ap p licatio n   o f   o th er   tech n iq u es  s u ch   as  s eg m en tatio n   o r   alter n ativ class if ier   ar ch itect u r es.  Fu r th er m o r e,   s tu d ies  h av s h o wn   th m o d el s   u s ef u ln ess   n o o n ly   in   class if icatio n   b u also   i n   tu m o r   s eg m en tatio n ,   wh e r p r ec is tu m o r   m ar g in   d elin ea ti o n   is   cr u cial  f o r   tr ea tm e n p lan n in g .     3 . 3 .     I ncept io n et wo rk   T h in ce p tio n   n etwo r k   ca lled   Go o g L eNe was  u n v eile d   b y   Go o g le  in   th I L SV R C   2 0 1 4   co m p etitio n ,   wh ich   ch a n g ed   t h way   h o to   d esig n   an   ef f icien DL   n etwo r k .   T h I n ce p tio n   m o d u le  is   th e   m o s in n o v ativ p ar o f   th is   n etwo r k .   I co m b in es  m u ltip le  s ca le  f ea tu r m ap s   th r o u g h   th s am lay er   b y   u s in g   co n v o lu tio n   an d   m a x   p o o lin g   with   f ilter s   o f   d if f er e n t   s izes  ( 1 ×1 ,   3 ×3 ,   5 ×5 ) .   T h is   m eth o d   o f   e x tr ac tin g   m u lti - s ca led   f ea tu r es  in   m u lti - b r an ch   m a n n er   is   ef f icien f o r   co m p u tatio n   an d   ca p t u r es  all  ty p es  o f   f ea tu r es,   f r o m   th e   f ir s lev el  to   th s ec o n d   lev el  p atter n s   o f   th i n p u im ag e.   An o th er   s ig n if ican co n tr ib u tio n   to   th e   I n ce p tio n   ar ch itectu r is   th e   a u th o r s   u s o f   1 × 1   c o n v o lu tio n s   to   r e d u ce   co m p u tatio n al  c o m p lex ity ,   r esu ltin g   in   d ec r ea s in   th e   n u m b er   o f   p ar a m eter s   with o u t   co m p r o m is in g   ac cu r ac y .   I n   th is   co n tex t,  th e   n etwo r k   h as   u n d er g o n n u m er o u s   iter atio n s   s u ch   as  I n ce p tio n - v 3   an d   I n ce p tio n - v 4 ,   in co r p o r atin g   m in o r   m o d i f icatio n s   to   th o r ig in al  d esig n ,   s u c h   as  th ad d itio n   o f   n ew,   m o r ef f ici en lay er s   an d   im p r o v ed   o p ti m izatio n   tech n iq u es   [ 4 3 ] .   T h n etwo r k s   ex ten an d   co n n ec tiv ity   allo it  to   ca p tu r h ig h - lev el  s im p lis tic  f ea tu r es  o f   im ag es,  an d   its   h ier ar ch ical  s tr u ctu r m a k es  th m o d el  h ig h ly   u s ef u l   f o r   im ag e   class if icatio n .   I n   m ed ical  im ag in g ,   ap p licati o n   o f   th I n ce p tio n   n etwo r k   h as  b ee n   p ar ticu l ar ly   im p o r ta n in   task s   s u ch   as  class if y in g   o r   s eg m en tin g   b r ai n   tu m o r s .   T h a is   wh y   TL   h as  m ad it  p o s s ib le  to   f in e - tu n I n ce p tio n   m o d els,  f o r   e x am p le,   I n ce p tio n - v 3 ,   f o r   m ed ical  task s   with   th h elp   o f   f ewe r   s am p les,  MRIs,  o r   C T   s ca n s   o f   b r ain   tu m o r s   [ 4 4 ]   T h n etwo r k s   ab ilit y   to   ex t r ac f ea tu r es  at  m u ltip le  s ca les  is   esp ec ially   b en ef icial  in   m ed ical  ap p licatio n s   s u ch   as  im ag d iag n o s tics ,   in   wh ich   tu m o r s   m ay   b o f   r ad i ca lly   d if f er e n d im e n s io n s .   T h I n ce p tio n   b r o o k s   o f   th n etwo r k   ef f icien tly   ca p tu r th ese  v ar iatio n s ,   en ab li n g   ac cu r ate  id en tific atio n   an d   class if icatio n   o f   tu m o r s .   Fo r   in s tan ce ,   in ce p ti o n   n etwo r k s   ca n   d is tin g u is h   b etwe en   d if f er en t   ty p es  o f   b r ain   tu m o r s   s u ch   as  g lio m as  an d   m en n in g io m as,  wh ich   s h ar e   m a n y   s im ilar ities   b u o n ly   s lig h tly   d if f e r   in   t h e ir   ar ch itectu r al  a n d   tex tu r al  f ea tu r es a cr o s s   ce r tain   s ca les an d   m u ltis ca le  n etwo r k s .     3 . 4   E f f iecie ntN et   T h n ew  m o d el   th at  Go o g le  c r ea ted   is   ca lled   E f f icien tNet.   I is   th n ex t   s tep   in   th d e v el o p m en o f   C NN  ar ch itectu r es  an d   m ak es   th m o d el   m u ch   b etter   at  f in d in g   t h b est  b alan ce   b etwe e n   ac cu r ac y   a n d   n et  co m p u tatio n al  co s t.  T h p r im ar y   im p r o v em en o f   th E f f ic ien tNet  m o d el  is   th at  it  u s e s   co m p o u n d   s ca lin g ,   wh ich   m ea n s   th at  o n s ca les  d ep th ,   wid th ,   a n d   r e s o lu tio n   at  o n ce .   T h m ain   f ea tu r e   th at  d if f er en tiates   E f f icien tNet  f r o m   th t r ad itio n al  m o d els  th at   ar s ca led   al o n g   o n o f   t h d im e n s io n s   i s   th at  E f f icien tNet  s ca les  al th r ee   d im en s io n s   o f   th m o d el  p r o p o r tio n all y ,   wh ich   allo ws  to   in cr ea s th e   m o d el s   ef f icien cy   wh ile  in cr ea s in g   its   p er f o r m an ce .   B y   u s in g   th is   ap p r o ac h ,   we  ca n   cr ea te  m o d els  th at  ar s i g n if ican tly   s m aller   an d   f aster   th an   s o m o f   th ex i s tin g   ar ch itectu r es,  s u ch   as R esNet  an d   i n ce p tio n .   T h ef f ici en t f am ily   co n tain s   th n etwo r k s   o f   B 0 ,   B 1 ,   B 2 ,   B 3 ,   B 4 ,   B 5 ,   B 6 ,   an d   B 7 ,   wh er th n u m b er   af ter   t h letter   B   r ep r esen ts   th p o wer   an d   s ize  o f   th n etwo r k   [ 3 9 ] .   T h is   ef f icien cy   co m es  f r o m   m o b ile  in v er ted   b o ttlen ec k   co n v o lu tio n   ( MBC o n v )   an d   s q u ee ze - an d - e x citatio n   n etwo r k s   ( SE  b lo ck s )   th at  ad d   f u r th e r   en h an ce m en in   co m p u tatio n al   u tili za tio n .   T h is   ar ch itectu r n o o n ly   a p p lies   to   g e n er al  im a g class if icatio n   b u is   also   esp ec ially   u s ef u f o r   th o s ap p licatio n s   th at  r e q u ir e   h ig h   ac c u r ac y   b u ca n   b c o m p u ted   in   lim ited   way .   Am o n g   th e   ap p licatio n s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 7 6   I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l Vo l.  1 4 ,   No .   3 Dec em b er   20 2 5 :   1 0 0 2 - 1 0 1 4   1010   o f   m e d ical  im ag i n g ,   it  h as   b ee n   f o u n d   v alu ab le   in   a r ea s   s u c h   as  b r ain   tu m o r   class if icatio n   an d   s eg m en tatio n .   Giv en   th s m all  d atasets   an d   lim ited   co m p u tatio n al  p o we r ,   th is   s u g g ests   th at  Dee p C T   ca n   s ca le  p ar ticu lar ly   well  f o r   m ed ical  ap p licatio n s   [ 4 5 ] .   O n   th o t h er   h a n d ,   TL   s ch em es  ca n   f in e - t u n E f f icien tNet  m o d el  tr ain in g   u s in g   s m aller   m ed ical  im ag i n g   s ets  lik MRIs  o f   b r ain   tu m o r s .   MRI  im ag es  av ailab l in   th d ataset  ar e   p r ep r o ce s s ed   as  s h o wn   in   Fig u r 2 .   Du to   t h co m p o u n d   s ca lin g   o f   E f f icien tNet,   it  is   ca p a b le  o f   id e n tify in g   s m all  d etails  o f   tu m o r s ,   s u ch   as  th eir   s h a p es,  tex tu r e ,   an d   co n tr ast,  wh ic h   en h an ce s   its   d iag n o s tic  ab ilit y .   R esear ch er s   d is co v er ed   t h at  E f f icien tNet  o u tp e r f o r m s   o th er   ar ch itectu r es,  s p ec if ically   VG GNe an d   R esNet,   in   ac cu r ately   class if y in g   b r ai n   tu m o r s   s u ch   as  g lio m as,  m en in g io m as,   an d   p itu itar y   t u m o r s ,   b y   s ev e r al  p er ce n t.           Fig u r 2 .   Step s   f o r   MRI  r esu lts   d ataset  b y   [ 46 ]       3 . 5   Co m pa ra t iv e   a na ly s is   o f   t he  pre - t ra ined m o dels   f o bra in t um o cla s s if ica t io n   W ith   th r ap id   d ev elo p m e n t o f   im ag p r o ce s s in g   an d   ar tific ial  in tellig en ce ,   th d o o r   h as b ee n   th r o wn   wid o p en   to   v a r io u s   au to m ated   s y s tem s   f o r   th class if icati o n   o f   b r ai n   tu m o r s .   T h u s ,   t h r eq u ir em e n to   ass is th r ad io lo g is in   d iag n o s is   is   u s ef u in   m u ch   f aster   an d   ac cu r ate  m an n e r .   T ec h n iq u es   s u ch   as  VGG1 6 ,   R esNet,   I n ce p tio n Net,   an d   E f f icien tNet  h av e m er g e d   as  s o m o f   th e   s tr o n g   d ee p   m o d els  f o r   im ag e   r ec o g n itio n   task s .   T ab le  3   s h o ws  th C o m p ar is o n   o f   th m o s p o p u lar   p r e - tr ain e d   b r ain   tu m o r   class if icatio n   m o d els o n   a r ch itectu r e,   c o m p l ex ity ,   ac cu r ac y ,   tr an s f er a b ilit y ,   an d   s m all  d ataset  p er f o r m an c e       T ab le  3 .   C o m ap a r ativ an aly s i s   o f   th p r et r ain ed   m o d els   M o d e l   n a m e   A r c h i t e c t u re   M o d e l   c o m p l e x i t y   P e r f o r ma n c e   o n   s mal l   d a t a se t s   A c c u r a c y   i n   b r a i n   t u m o r   c l a ss i f i c a t i o n   C i t a t i o n s   V G G 1 6   16 - l a y e r   d e e p   C N N   w i t h   3 × 3   c o n v o l u t i o n   f i l t e r s.   M o d e r a t e ;   1 3 8   mi l l i o n   p a r a m e t e r s.   P e r f o r ms w e l l   w i t h   f i n e - t u n i n g ,   b u t   r e q u i r e s   d a t a   a u g me n t a t i o n .   H i g h   a c c u r a c y   w h e n   f i n e - t u n e d   f o r   me d i c a l   i ma g i n g   t a sk s .   [ 3 9 ] ,   [ 4 7 ]   R e sN e t   R e si d u a l   N e t w o r k   w i t h   s k i p   c o n n e c t i o n t o   a v o i d   v a n i s h i n g   g r a d i e n t s (R e sN e t - 5 0 ,   R e sN e t - 1 0 1 ) .   H i g h ;   2 5 - 4 4   m i l l i o n   p a r a m e t e r s (R e sN e t - 5 0 / 1 0 1 ) .   S t r o n g   p e r f o r ma n c e   o n   sma l l   d a t a set s   w i t h   f i n e - t u n i n g .   H i g h ;   c o n s i st e n t l y   p e r f o r ms   w e l l   o n   me d i c a l   i ma g e   c l a ssi f i c a t i o n .   [ 4 1 ] ,   [ 4 8 ] ,   [ 49 ]   I n c e p t i o n   N e t w o r k   I n c e p t i o n   mo d u l e w i t h   m u l t i p l e   c o n v o l u t i o n   f i l t e r s   a t   d i f f e r e n t   si z e s .   M o d e r a t e   t o   h i g h ;   ~ 2 3   mi l l i o n   p a r a m e t e r s   ( I n c e p t i o n V 3 ) .   G o o d   p e r f o r ma n c e   o n   smal l   d a t a se t s wi t h   TL  a n d   a u g me n t a t i o n .   H i g h ;   p e r f o r ms w e l l   w h e n   p r e - t r a i n e d   o n   I mag e N e t   a n d   f i n e - t u n e d   f o r   b r a i n   t u m o r   c l a ss i f i c a t i o n .   [ 4 4 ] ,   [ 4 9 ] ,   [ 5 0 ]   Ef f i c i e n t N e t   S c a l a b l e   C N N   t h a t   b a l a n c e s   d e p t h ,   w i d t h ,   a n d   r e s o l u t i o n .   H i g h   e f f i c i e n c y ;   f e w e r   p a r a m e t e r s t h a n   R e sN e t ,   b u t   s t r o n g   p e r f o r ma n c e   ( ~ 5 . 3 - 1 9   mi l l i o n   p a r a m e t e r s) .   Ex c e l l e n t ;   d e s i g n e d   f o r   e f f i c i e n c y   a n d   sca l e s we l l   o n   s mal l e r   d a t a se t s.   H i g h ;   o f t e n   o u t p e r f o r ms  o t h e r   m o d e l i n   b r a i n   t u m o r   c l a ss i f i c a t i o n   t a s k s.   [ 4 5 ] ,   [ 4 6 ]       Fro m   T ab le  2 ,   it is   an aly ze d   th at  VGG1 6 s   s im p licity   an d   f ea tu r ex tr ac tio n   ar o f f s et  b y   i ts   m em o r y   u tili za tio n   an d   len g th y   in f er e n ce   tim es.  R esNe u s es  r e s id u al  co n n ec tio n s   to   tr ain   d ee p e r   n etwo r k s ,   y ield in g   ex ce llen ac cu r ac y   b u t   in cr ea s in g   co m p u tin g   lo a d .   T h e   in ce p tio n   n etwo r k   p er f o r m s   well  o n   s m all  d atasets   f o r   m u lti - s ca le  f ea tu r ex tr ac tio n ,   b u its   co m p lex ity   m a k es  f in e - tu n in g   d if f icu lt.  Fin ally ,   E f f icien tNet  b alan ce s   ac cu r ac y   a n d   c o m p u tin g   e f f icien cy ,   o f ten   o u tp er f o r m in g   b r ain   tu m o r   class if icatio n   test s ,   b u it  m ay     r eq u ir ca r e f u tu n in g .   T h ese   m o d els  d em o n s tr ate  th ev o lu tio n   o f   DL   ar c h itectu r es  in   m ed ical  im ag in g ,   p r o g r ess iv ely   im p r o v i n g   d ia g n o s tic  ca p ab ilit ies.           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l     I SS N:   2252 - 8 7 7 6       A d va n ce men ts   in   b r a in   tu mo r   cla s s ifica tio n :   a   s u r ve o f tra n s fer lea r n in g   tech n iq u es   ( S n eh a l J a d h a v )   1011   4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O NS   R ec en s tu d ies  o f   th id en tifi ca tio n   o f   b r ain   tu m o r s   th r o u g h   TL   s u g g est  th at  th lev el  o f   ac cu r ac y   an d   p r o p en s ity   o f   d iag n o s in g   b r ain   tu m o r s   h as  b ee n   en h an ce d   b y   im ag in g   tech n i q u es  o f   v ar io u s   ty p es.    T h u s o f   C NNs lik R es Net,   VGGN et,   an d   Den s eNe t,  am o n g   o th er   DL   m o d els,  h as p r o v en   v er y   e f f icien t in   th class if icatio n   o f   b r ain   tu m o r s   f r o m   MRI  a n d   C T   im a g es.  T h r o u g h   TL ,   th ese  tech n iq u es  ca n   f in e - tu n e   o n   s u ch   s m all  d atasets   th at  b elo n g   to   a   p ar tic u lar   d o m ain ,   an d   th ey   ca n   ac h iev e   g o o d   class if icatio n   ac cu r ac ies,  wh ich   ar e   n o r m ally   h ig h e r   th an   9 0 %.  T h is   a p p r o ac h   n o t   o n ly   im p r o v es   th p r ed ictio n   o f   m o d els  wh en   b i g   lab eled   d ata  s ets  ar r ar b u also   cu ts   th am o u n o f   co m p u tatio n   an d   tim tak en   in to   h alf .   T h ese  m o d els  h av b ee n   f o u n d   to   p er f o r m   well  f o r   ch ar ac ter izatio n   o f   v ar io u s   tu m o r   ty p es  an d   s u b ty p es  with   h ig h er   ac cu r a cy   th a n   tr ad itio n al  ML   m o d els,  wh ich   r eq u i r f ea tu r en g in ee r in g .   Ad d itio n al  tr ea tm en ts   lik d ata   au g m en tatio n ,   th e   u s o f   atte n tio n ,   a n d   e n s em b le  lear n in g   p r o v id e   an   ad d itio n al  g u ar an t ee   f o r   th r eliab ilit y   an d   v er s atility   o f   t h ese  m o d els .   Data   au g m en tati o n   r eso lv es  th p r o b lem   o f   s m all  tr ain in g   d a ta  b y   cr ea tin g   m o r d ata  wh ile   atten tio n   in cr ea s es  th m o d els   f o cu s   o n   s p ec if ic  tu m o r   p ar ts ,   h en ce   in cr ea s in g   t h class if icatio n   p er f o r m a n ce .     First,  en s em b le  lear n in g   a p p l ies  s ev er al  m o d els  an d   r ef in es  th eir   o u tp u ts   to   en h a n ce   t h ac cu r ac y   o f   th e   m o d el  p r ed ictio n s .   Ho wev er ,   th er ar s till   s o m is s u e s th DL   m o d els  ar co m p u tatio n - in ten s iv e,   an d   i n   clin ical  p r ac tice,   we  o f ten   r eq u ir an   ex p la n atio n   o f   th o u tp u m o d els.  T h e   ap p licatio n   o f   TL   with   MRI  an d   C T   im a g es  h as  s o lv ed   th c h allen g es,  im p r o v ed   th b r ain   tu m o r   class if icatio n ,   an d   c o n tr ib u ted   to   m o r e   ac cu r ate,   ef f icien t,   an d   s ca lab l s o lu tio n s   f o r   th p atien ts   m an ag em en t a n d   tr ea tm e n t stra teg ies.       5.   CO N CL U SI O N   T h TL   ap p r o ac h   to   th b r ain   tu m o r   class if icatio n   h as  s ig n if ican tly   im p r o v ed   th e   d iag n o s tic  ac cu r ac y   ac r o s s   MRI  an d   C T   m ed ical  im ag es.  Au th o r itativ e ly ,   it  h as  b ee n   n o ted   th at  f i n e - tu n ed   th r o u g h   TL DL   m o d els  lik e   C NN,   R esNet,   VGGN et,   an d   Den s eNe h a d   p ass ed   th e   9 0 ac cu r ac y   r ate  in   class if y in g   th e   b r ain   tu m o r s .   T h ad v an ce m en o f   th is   tech n o l o g y   m ee ts   s ig n if ican p r o b lem s   o f   th e   f ield ,   s u ch   as  th e   r eq u ir em e n o f   lar g lab eled   d atasets   o f   ex am p les  an d   th tim e - co n s u m in g   co m p u tatio n   th at  ar is es  wh en   r etr ain in g   m o d el s   f r o m   th p r im ar y   ar e   r eq u ir ed .   W ith   th h elp   o f   s u ch   tactics  as  d at au g m en tatio n   an d   f ea tu r es  lik atten tio n ,   th ese  m o d els  en h a n ce   th class if icatio n   ac cu r ac y   an d   m ak e   th m o d els  m o r e   r o b u s t   an d   u s ef u in   clin ical   p r ac tice   an d   f u r th e r   r esear c h .   Ho wev er ,   th er e   ar s ev e r al  is s u es  th at  r em ain   with   DL   m o d els,  in clu d in g   th tim c o n s u m p tio n   in   co m p u tatio n   o f   h ig h - co m p lex ity   m o d els,  m o d el  ex p lan atio n   o r   u n d er s tan d i n g ,   a n d   p atien p r i v ac y .   Po ten tial  im p r o v em en o f   th e   alg o r ith m s ,   in cr ea s in g   th in ter p r etab ilit y   o f   th ese  m o d els,  an d   th e   in teg r atio n   o f   th ese  s o p h is ticated   s y s tem s   in   cl in ical  p r ac tice  f o r   d aily   u s in   th f u tu r e.   TL DL ,   an d   o th er   ad v an ce m e n ts   in   th e   f ield   co n t in u to   s ee   en h a n ce m en ts h e n ce ,   th f u tu r e   h o ld s   b etter   s o lu tio n s   to   ac cu r ately   d iag n o s b r ain   tu m o r s .   T h ese  tech n o lo g ies,  cu r r e n tly   in   d ev elo p m e n tal  p h ases ,   p o s s ess   th ca p ac ity   to   r ev o lu tio n ize   m ed ical  i m ag in g ,   th er eb y   e n h an cin g   p atien o u tco m es  th r o u g h   im p r o v ed   d ia g n o s tic  ca p ab ilit ies  an d   m o r p r ec is tr ea tm en d e cisi o n s .       F UNDING   I NF O R M A T I O N   Au th o r s   s tate  n o   f u n d in g   in v o lv ed .       AUTHO CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T     Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   Sn eh al  J ad h av                               Sm ita  B h ar n e                               Vaib h av   Nar awa d e                                 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.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.