I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   3 9 ,   N o .   3 S e pt e m b e r   2 025 ,   pp .   1 900 ~ 1 912   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 3 9 .i 3 . pp 1 90 0 - 1 912             1900     Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e e c s . i a e s c or e . c om   D e e p   b e l i e f   n e t w o r k   c l a ssi f i c a t i o n   m o d e l   f o r   a c c u r a t e   b r e a st   c a n c e r   d e t e c t i o n   a n d   d i a g n o s i s       G .   A m i r th ayo gam 1 ,   D e e p ak   R . 2 ,   M .   P r e e th i   R am 3 ,   N i th y a   J . 4 ,   A n w ar   B as h a   H . 5   S r i m an   B . 1 ,   R .   S u n d ar 1   1 D e p a rt m e n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g ,   V e l .   T e c h .   Ra n g a ra j a n   D r.   S a g u n t h a l a   R & D   I n s t i t u t e   o f   S c i e n c e   a n d   T e c h n o l o g y ,   Ch e n n a i ,   In d i a   2 D e p a rt m e n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g ,   N i t t e   M e e n a k s h i   I n s t i t u t e   o f   T e c h n o l o g y   (N M IT ),     N IT T E   ( D e e m e d   t o   b e   U n i v e r s i t y ),   Ba n g a l o r e ,   I n d i a   3 Co m p u t e S c i e n c e   a n d   Bu s i n e s s   s y s t e m s ,   Ra m c o   I n s t i t u t e   o T e c h n o l o g y ,   Ra j a p a l a y a m ,   In d i a   4 D e p a rt m e n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   Bu s i n e s s   S y s t e m s ,   P a n i m a l a E n g i n e e ri n g   C o l l e g e ,   Ch e n n a i ,   I n d i a   5 D e p a rt m e n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g ,   Ra j a l a k s h m i   In s t i t u t e   o T e c h n o l o g y ,   C h e m b a ra m b a k k a m ,   I n d i a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   S e p   18 2 024   R e v i s e A pr   10 2025   A c c e pt e J ul   3 2025       B r e a s t   c a nc e r   i s   s t i l l   o ne   o f   t he   c o m m o m a l i g na nc i e s   a nd   e nd e m i c s   t ha t   a r e   f a t a l   t o   w o m e a c r o s s   t he   g l o be .   E a r l y - s t a g e   di a g no s i s   he l ps   r e duc e   t he   pe r c e n t a g e   o f   de a t hs   be c a u s e   t r e a t m e n t   o ut c o m e s   a r e   m uc b e t t e r   a t   t h a t   s t a g e .   A s   t h e   c o nt e m po r a r y   a ppr o a c he s   i n   m a c hi n e   l e a r ni ng   ( M L )   a nd   de e p   l e a r n i ng   ( D L )   e m e r g e d ,   t he   a ut o m a t i c   de t e c t i o o f   br e a s t   c a nc e r   ha s   r e c e i v e a   g r e a t   c o ns i de r a t i o f o r   t he i r   a bi l i t y   t o   i m p r o v e   di a g no s i s   a nd  t r e a t m e nt .   W e   pr e s e n t   a   ne w   de e b e l i e f   ne t w o r ( D B N )   ba s e br e a s t   c a nc e r   de t e c t i o n   s y s t e m   t o   i nc r e a s e   t he   a c c ur a c y   a nd   t h e   de p e nd a bi l i t y   o f   t he   di a g no s i s   o f   br e a s t   c a nc e r .   T h e   m a j o r   m o dul e s   o f   t he   s y s t e m   a r e   i m a g e   pr e p r o c e s s i ng ,   f e a t u r e   e x t r a c t i o n   a n t h e   D B N - ba s e d   c l a s s i f i c a t i o t o   g ua r a nt e e   a c c ur a t e   de t e c t i o a nd  c l a s s i f i c a t i o o f   m a l i g na nt   a nd   b e ni g br e a s t   l e s i o ns .   W e   c om pa r e t h e   pr o po s e D B N   m o de l   w i t t h e   e x i s t i ng   D L   m ode l s   l i k e   c o n vo l ut i o na l   ne ur a l   n e t w o r k s   ( C N N s ) ,   r e c u r r e nt   ne u r a l   ne t w o r ks   ( R N N s ) ,   l o ng   s ho r t - t e r m   m e m o r y   ( L S T M ) ,   a nd   g e ne r a t i v e   a dv e r s a r i a l   ne t w o r k s   ( G A N s ) .   I t   i s   w i t r e s pe c t   t o   c r i t i c a l   f e a t ur e s   o f   t h e   m o de l   pe r f o r m a nc e   w hi c i nc l ude s   a c c ur a c y ,   pr e c i s i o n,   r e c a l l ,   s p e c i f i c i t y   a nd  F 1 - s c o r e .   T he   m e t ho do l o g i e s   us e i t hi s   s t udy   s ho w   t ha t   t he   pe r f o r m a nc e   o f   t he   pr o po s e D B N   m o de l   i s   s i g ni f i c a n t l y   be t t e r   t ha t h e s e   c o nv e nt i o na l   a l g or i t hm s   i n   a c c ur a c y   a nd  s e n s i t i v i t y   w he r e   t he   D B N   m o de l   i s   a n   i d e a l   m e t ho f o r   t he   e a r l y   de t e c t i o o f   br e a s t   c a nc e r .   T h r o ug e xt e ns i v e   e xp e r i m e n t a t i o n,   w e   c om pa r e t h e   pr o po s e D B N   m o de l   w i t e x i s t i ng   D L   t e c hn i que s   s uc a s   C N N s ,   R N N s ,   L S T M s ,   a nd   G A N s .   O ur   r e s u l t s   s ho w   t ha t   t he   p r o po s e d   D B N   m o de l   o ut p e r f o r m s   t he s e   m o de l s   i n   s e v e r a l   k e y   pe r f o r m a nc e   m e t r i c s .   Ke y w or d s :   B r e a s t   c a n c e de t e c t i o n   Cl a s s i f i c a t i o n   D e e be l i e f   n e t w o r k   D e e l e a rni n g   D i s e a s e   di a g n o s i s   Im a ge   p r o c e s s i n g   M e di c a l   i m a gi ng   T hi s   i s   an   ope n   ac c e s s   ar t i c l e   u nde r   t he   C C   B Y - SA   l i c e ns e .     Cor r e s pon di n g   Au t h or :   G .   A m i rt h a y o ga m   D e pa rt m e n t   o f   Co m put e S c i e n c e   a nd  E n g i n e e r i ng   V e l .   T e c h .   R a n g a r a j a D r .   S a gu n t ha l a   R & D   In s t i t u t e   o f   S c i e n c e   a nd  T e c hn o l o g y   Ch e nna i - 6 00062 ,   T a m i l na du ,   I ndi a   E m a i l :   a m i r. y o ga m @ g m a i l . c o m       1.   I N TR O D U C TI O N   B r e a s t   c a n c e i s   k n o w n   up   t o   d a t e   t o   b e   a m o n g   t h e   l e a di ng   c a us e s   o f   c a n c e r - r e l a t e de a t h s   a m o n g   w o m e n   g l o b a l l y .   T i m e l y   i de n t i f i c a t i o n   o f   t h e   di s e a s e   a n d   p r o pe d i a g n o s i s   r e m a i a s   i m po rt a nt   f a c t o r s   f o r   e nh a n c i ng  t h e   s u r v i v a l   ra t e s   o f   t h e   pa t i e n t s   [1] .   T h o u g h   e a r l i e r   m e t h o ds   w e r e   r e l a t i v e l y   r e l i a b l e   m e t h o ds   l i ke   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       D e e p   be l i e f   ne t w or k   c l as s i f i c at i on   m ode l   f or   a c c ur at e   br e as t   c anc e r     ( G .   A m i r t ha y ogam )   1901   m a m m o g r a p h y   a nd   b i o ps y ,   t h e y   b e c a m e   a   c o n v e n t i o n a l   p r o b l e m   w i t i s s ue s   l i ke   a c c ura c y   p r o b l e m s ,   i n v a s i o n ,   a nd  d i s c o m fo r t   o f   t h e   pa t i e n t s .   F u rt h e rm o r e ,   t h e   m e di c a l   i m a ge s ’  i nt e r p r e t a t i o t ha t   f o r m s   t h e   b a s i s   of   t h e s e   m e t h o ds   i s   s ub j e c t i v e   t o   t h e   ra di o l o gi s t s   a nd   pa t h o l o gi s t s ,   t h us   i n c r e a s i ng   t h e   v a ri a t i o o f   di a g n o s i s .   T h e   s i z e   o f   t h e   t u m o w h e i t ' s   f o un pl a y s   a   b i g   r o l e   i h o w   l o n g   s o m e o n e   m i g h t   l i v e .   B i gge t u m o r s   m e a n   t h e   c a n c e h a s   s p r e a d   m o r e   m a k i n g   i t   ha r de r   t o   t r e a t   a n d   l ow e r i n g   t h e   c h a n c e s   o f   s ur v i v a l .   F i n d i n g   b r e a s t   c a n c e w h e t h e   t um o i s   s m a l l e t ha t w o   c e n t i m e t r e s   i s   ke y   t o   gi v i n g   pa t i e n t s   a   b e t t e s h o t   a n d   c ut t i n g   dow n   o de a t h s .   C a t c h i ng  b r e a s t   c a n c e i s   c r uc i a l .   It   gi v e s   do c t o r s   a   c ha n c e   t o   s t a r t   t r e a t m e nt   s o o n e r ,   w h i c c a n   m a ke   i t   w o r b e t t e r   a n b o os t   t h e   o dds   of   b e a t i ng  t h e   di s e a s e .   E xpe r t s   c o n s i de r   m a m m o gra m s   t h e   b e s t   w a y   t o   s po t   b r e a s t   c a n c e r   [ 2].   T h i s   t e s t   us e s   l o w - e n e r gy   X - ra y s   t o   t a ke   p i c t u r e s   o f   t h e   i n s i de   o f   t h e   b r e a s t .   W h a t   m a ke s   m a m m o g r a m s   s o   v a l ua b l e   i s   t ha t   t h e y   c a n   f i n d   t um o r s   w h e n   t h e y ' r e   j us t   s t a r t i n o ut   o f t e n   b e fo r e   a n y o n e   c a f e e l   t h e m   du r i ng  a   p h y s i c a l   e xa m .   N e ve r t h e l e s s ,   m a k i n g   s e n s e   o f   m a m m o g r a m s   i s   a   t r i c ky   j ob   t h a t   n e e ds   a   l o t   o f   kn o w - h o w   a n d   c a r e .   D o c t o r s   m us t   l o o a t   t h e   p i c t u r e s   t o   s po t   t i n y   s i gn s   o f   c a n c e r,   w hi c h   c a b e   t o ug b e c a us e   of   t h i n gs   l i ke   t i r e e y e s   fe e l i n l a z y ,   o r   n o t   ha v i n e n o ug h   p ra c t i c e   a nd  s k i l l s .   T h e s e   h um a i s s ue s   c a n   m a ke   i t   m o r e   l i ke l y   t o   ge t   t h e   d i a g n o s i s   w r o n g   w h e r e   ha r m l e s s   s t uf f   m i g h t   b e   t h o ught   t o   b e   c a n c e r ,   o r   t h e   o t h e w a y   a r o und  w h e r e   r e a l   t um o r s   m i g ht   b e   m i s s e d.   T h e s e   m i s t a ke s   c a c a us e   b i g   p r o b l e m s   l e a di ng  t o   t r e a t m e n t   t h a t ' s   n o t   n e e de o put t i n o f f   f i n di n g   a n d   t r e a t i n g   c a n c e r ,   w h i c h   c a n   hu r t   h o w   w e l l   pa t i e n t s   do .   A   w e l l - m a de   CA D   s y s t e m   c a n   m a ke   b r e a s t   c a n c e r   de t e c t i o n   m o r e   a c c ura t e   by   gi v i ng  a   s e c o n o pi n i o n   po i nt i ng  o ut   a r e a s   t ha t   m i g h t   n e e a   c l o s e r   l o o a nd  m a ki ng  t h e   j o b   e a s i e r   f o r   r a d i o l o gi s t s .   Co m b i n i ng  c o m put e r - a i de c l a s s i f i c a t i o n   w i t h   t r a d i t i o n a l   m a m m o g r a p h y   h a s   a i m p a c t   o n   t h e   c h a n c e s   o f   s po t t i n b r e a s t   c a n c e r   [3] .   T hi s   m i x   pl a y s   a   ke y   r o l e   t o   m a ke   s u r e   do c t o r s   f i n d   m o r e   b r e a s t   c a n c e c a s e s   w h e t h e   t u m o i s   s m a l l ,   i o n e   pl a c e ,   a nd  r e s po n ds   b e s t   t o   t r e a t m e nt .   T h i s   h e l ps   t o   l o w e r   t h e   num b e o f   de a t h s   l i n ke t o   t h e   di s e a s e .   T o   ke e ge t t i n g   b e t t e a t   f i gh t i n g   b r e a s t   c a n c e a nd  s a v i n g   l i v e s ,   w e   n e e t o   ke e w o r ki n g   o n   a n d   i m p r o v i n g   t h e s e   s y s t e m s .   O v e r   t h e   l a s t   ha l f   a   de c a de ,   t h e   us e   o f   de e l e a rni n g   (D L i a s s o c i a t i o n   w i t m e di c a l   i m a gi n g   ha s   b e e n   r e ga r de a s   a   r e v o l ut i o n a r y   t a c t i c   i n   t h e   di s c o ve r y   of   b r e a s t   c a n c e r.   A r t i f i c i a l   i n t e l l i ge n c e ,   i n c l udi ng  a   pow e r f ul   s ubf i e l kn o w n   a s   D L   [4] ,   i s   p r i m a ri l y   de s i gn e t o   s t r uc t u r e   a nd  p r o c e s s   l a r ge   a m o u n t s   o f   da t a   a n d   r e c o gn i z e   v a r i o us   pa t t e rn s ,   e s pe c i a l l y   i i m a ge s   i t   c a b e   e ff e c t i v e l y   us e i n   t h e   s t udy   o f   m e di c a l   pi c t u r e s .   of   a l l   t h e   us e s   o f   D L   i n   m e di c a l   i m a gi n g ,   i m a ge   s e gm e nt a t i o i s   pe rha ps   o n e   o f   t h e   m o s t   i m po r t a n t .   S e gm e n t a t i o o f   i m a ge   r e f e r s   t o   t h e   di v i s i o o f   a i m a ge   i nt o   v a r i o us   s e gm e n t s   w h e r e   e a c s e gm e n t   i s   de s c r i b a b l e   by   i t s   f e a t ur e s ,   a nd   t hi s   i s   a c hi e v e d   by   pa r t i t i o ni n g   a i m a ge   i nt o   v a r i o us   s e gm e n t s   w h i c h   m a y   c o r r e s po n t o   di f f e r e n t   a na t o m i c a l   s t r uc t u r e s   o r   p a t h o l o gi c a l   r e gi o n s   w i t hi t h e   b r e a s t   t i s s ue   w h e r e   t h e r e   a r e   t um o r s   i F i g u r e   1 .   T h e   a ut h o r   ha s   b e e n   p r o po s e d   i n   w hi c t h e   u ni que   c o nt r i b ut i o n   a s   s h o w   a s :   1.   By   i n c o r po r a t i n g   a   c o m b i n a t i o n   o f   s pa t i a l   f i l t e r i n g   a nd  hi s t o gra m   e qua l i z a t i o n,   t h i s   p r e - p r o c e s s i n e n s u r e s   t ha t   e v e n   s ub t l e   c ha n ge s   i n   t e xt u r e   o r   s ha pe   t ha t   i ndi c a t e   e a r l y - s t a ge   m a l i g n a n c i e s   a r e   c a p t u r e d.   2.   T h i s   h y b r i d   f e a t u r e   e xt r a c t i o a l l o w s   t h e   m o de l   t o   l e v e r a ge   t h e   r o b us t n e s s   o f   de e n e u r a l   n e t w o r ks   w h i l e   us i n D B N s   t o   c a pt u r e   m o r e   i n t ri c a t e   p a t t e rn s ,   i m p r o v i ng  t h e   d i s t i n c t i o n   b e t w e e n   b e n i g a nd  m a l i g na n t   c a s e s .   3.   A   s e l f - i m p r o v i n m o de l   t ha t   a da p t s   a n d   e vo l v e s   b a s e o n   i t s   v a l i d a t i o pe r f o r m a n c e ,   us i n g   r e a l - t i m e   da t a   c o r r e c t i o n   f o r   e nha n c e a c c ur a c y   i c l i ni c a l   a p pl i c a t i o n s .           F i gu r e   1 .   G e n e ra l   a ut o m a t e b r e a s t   c a n c e de t e c t i o s y s t e m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i V o l .   3 9 ,   N o .   3 ,   S e pt e m b e r   20 25 :   1 90 0 - 1 912   1902   T h i s   pa pe r e v o l v e s   o n   r e v e a l i n g   a   ge n e ri c   a p p r o a c f o r   a p pl y i n D L   i n   t a nde m   w i t s upe r   p i xe l - b a s e s e gm e n t a t i o t o   i m p r o v e   t h e   de t e c t i o a n d   d i a g n o s t i c   ra t e s   o f   b r e a s t   c a n c e r.   U s i n g   c o n v o l ut i o n a l   n e u r a l   n e t w o r ks   (CN N s ) ,   a n d   o t h e r   D L   r e l a t e d   f r a m e w o r ks   t h e   p r o po s e s y s t e m s   a nt i c i p a t e   t h e   a u t o m a t i o of  t um o de t e c t i o n,   s o ur c e s   o f   di a g n o s t i c   i n c o n s i s t e n c y   a nd  de l i v e r   m o r e   a c c u r a t e   t u m o r   p r o f i l i n g   i t e r m s   o s i z e ,   s ha pe ,   a nd  po s i t i o n.   A p a r t   f r o m   t hi s ,   i t   ha s   t h e   c h a n c e   t o   e nha n c e   e a r l y   de t e c t i o n   a nd  t o   o ffe r   p r o f o un i n f o r m a t i o o t u m o h e t e r o ge n e i t y ,   w h i c h   c a b e   di r e c t i v e   fo r   t r e a t m e nt   p l a nni n g   [5] .   T h e   r e a s o n   b e hi n d   t h e   s ugge s t e s t udy   c o m e s   f r o m   o n go i n g   pr o b l e m s   i s po t t i n g   a nd  i de nt i fy i n g   b r e a s t   c a n c e e v e n   w i t p r o g r e s s   i m e di c a l   t e c h.   B r e a s t   c a n c e i s   s t i l l   o n e   o f   t h e   m o s t   w i de s pr e a d   a n d   f a t a l   c a n c e r s   t h a t   a f f e c t   w o m e n ,   a nd   f i n d i n g   i t   i s   ke y   t o   b e t t e pa t i e n t   r e s u l t s   [6] .   H ow   b i t h e   t u m o r s   w h e i t ' s   f o un ha s   a   b i e ff e c t   o s u r v i v a l   r a t e s .   W h e do c t o r s   f i n d   t um o r s   s m a l l e t ha t w o   c e n t i m e t e r s ,   pa t i e n t s   o f t e n   ha v e   a   m uc b e t t e c ha n c e   o f   s ur v i v i n g   s h o w i n h o w   i m po r t a nt   i t   i s   t o   s po t   c a n c e [7] .   T h e   r e m a i nde o f   t hi s   pa pe i s   o r g a ni z e d   a s   f o l l ow s :   s e c t i o n   2   gi v e s   a o v e r v i e w   of   t h e   v a ri o us   D L   a l go ri t hm s   a n t h e   i m a ge   s e gm e n t a t i o a pp r o a c h e s   t ha t   h a v e   be e n   p r e v i o us l y   e m pl oy e i b r e a s t   c a n c e r   di a g n o s i s .   T ra i ni n o f   t h e   p r o po s e f r a m e w o r i s   di s c us s e i n   t h e   n e xt   pa rt   o f   s e c t i o n   a l o n g   w i t t h e   f r a m e w o r a r c hi t e c t u r e   a n d   t h e   i n c o r po ra t i o o f   t h e   s e gm e nt a t i o m e t h o ds .   T h e   n e xt   s e c t i o n,   s e c t i o 4 ,   i s   de di c a t e t o   de s c r i b i n g   t h e   m e t h o do l o g y   i r e f e r e n c e   t o   t h e   e xpe r i m e nt a l   s e t up ,   da t a s e t s ,   t h e   m e t r i c s   us e d   i e v a l ua t i n g   t h e   r e s ul t s   a n d   t h e   c o m pa ri s o m a de .   L a s t l y ,   i s e c t i o 5 ,   a ut h o r s   s um m a ri z e d   t h e   p a pe by   pr e s e nt i n g   t h e   i m pl i c a t i o n s   o f   t h e   s t udy   i n   t h e   l i g ht   o f   ge n e ra l   f i n d i n gs ;   d i s c us s i o n   o f   i t s   c l i ni c a l   i m p l i c a t i o n s   a n s u gge s t i n g   t h e   f ut u r e   r e s e a r c h   di r e c t i o n.       2.   R ELA TED   WO R K S   B r e a s t   c a n c e r   de t e c t i o n   a n d   c l a s s i f i c a t i o h a v e   g ra b be t h e   s po t l i g h t   i r e s e a r c h,   w i t h   a   b i g   pus t o   us e   m a c hi n e   l e a rn i ng  (M L a n d   D L   m o de l s   [8] .   T h e   us ua l   w a y s   t o   s po t   b r e a s t   c a n c e r ,   l i ke   m a m m o gra m s ,   ul t ra s o un ds ,   a nd  M R s c a n s ,   de pe n a   l o t   o h o w   g o o t h e   ra di o l o gi s t s   a r e .   B ut   r e a di ng  m e di c a l   i m a ge s   i s n' t   a l w a y s   c l e a r - c ut   a nd  c a l e a d   t o   di f f e r e n t   do c t o r s   s a y i n g   d i f f e r e n t   t hi n gs .   T hi s   i s   t r i c ky   w h e n   t r y i n t o   c a t c h   c a n c e o t e l l   t h e   di f f e r e n c e   b e t w e e n   h a rm l e s s   a n d   da nge ro us   l um ps .   H e n c e ,   m o r e   a n d   m o r e   pe o pl e   a r e   ge t t i n g   e xc i t e a b o ut   us i n M L   a n d   D L   m o de l s   [9]   t o   m a ke   b r e a s t   c a n c e r   de t e c t i o n   a n d   c l a s s i f i c a t i o n   m o r e   a c c ur a t e ,   c o n s i s t e nt ,   a nd  qui c k.   M L   m o de l s   a r e   n o w   c o m m o i b r e a s t   c a n c e s t udi e s .   T h e y   h e l p   w i t s o rt i n g   t u m o r s   gue s s i n g   ri s ks ,   a n s po t t i n g   b i o m a r ke r s   [10 ].   D o c t o r s   us e   s upe r v i s e l e a rni ng  m e t h o ds   l i ke   s up po r t   v e c t o r   m a c hi n e s   (S V M ),   de c i s i o n   t r e e s   (D T ),   ra n do m   f o r e s t s   (R F ),   a n d   k - n e a r e s t   n e i g h b o r s   (K N N )   t o   g r o up  b r e a s t   c a n c e r .   T h e s e   t o o l s   l o o a t   de t a i l s   f r o m   m e d i c a l   pi c t u r e s   o r   pa t i e n t   i n f o .   T h e y   s h ow   pr o m i s e   i t e l l i ng   a p a r t   ha r m l e s s   a n d   da n ge r o us   t um o r s .   T h e y   a l s o   h e l p r e d i c t   i f   c a n c e m i g h t   c om e   b a c k.   T h e s e   m o de l s   o f t e n   w o r w i t f e a t u r e   s e l e c t i o n   t r i c ks   t o   pi c k   o ut   t h e   m o s t   us e f ul   de t a i l s .   D L   m o de l s   CN N s ,   ha v e   c a us e a   r e v o l ut i o i m e di c a l   i m a ge   a na l y s i s ,   i n c l udi ng   b r e a s t   c a n c e de t e c t i o n   a n d   c l a s s i f i c a t i o [1 1].   CN N s   c a l e a rn  h i e r a r c hi c a l   f e a t u r e s   f r o m   ra w   i m a ge   d a t a ,   w hi c m e a n s   t h e r e ' s   n o   n e e t o   e xt r a c t   f e a t ur e s .   T hi s   a b i l i t y   h a s   m a de CN N s   go o a t   j o bs   l i ke   t um o s e gm e n t a t i o n   s po t t i n g   m i c r o   c a l c i f i c a t i o n s ,   a n d   s o rt i ng   b r e a s t   l e s i o n s .   P e o pl e   h a v e   a l s o   us e D L   t o ge t h e w i t t r a n s f e l e a rni n g .   T h i s   m e a n s   t h e y   t a ke   m o de l s   t h a t   w e r e   t ra i n e d   o b i d a t a s e t s ,   l i ke   I m a ge   N e t ,   a n d   t h e f i n e - t u n e   t h e m   f o r   b r e a s t   c a n c e r - s pe c i f i c   da t a s e t s .   T hi s   m e t h o ha s   b e e n   qui t e   h e l pf ul   w h e n   t h e r e ' s   n o t   m uc h   l a b e l e m e di c a l   da t a   a v a i l a b l e .   I t   a l l o w s   m o de l s   t o   us e   k n o w l e dge   f r o m   o t h e a r e a s   t o   ge t   b e t t e r   a t   f i ndi n g   b r e a s t   c a n c e r.   D L   b e y o n CN N s   b e n c hm a rk   f o r   a na l y z i n t i m e - s e r i e s   i b r e a s t   c a n c e d a t a s e t ,   r e s e a r c h a s   c a l l e upo n   m o de l s   l i ke   t h e   r e c urr e n t   n e u ra l   n e t w o r ks   (R N N s a n m o r e   s pe c i f i c a l l y   i t s   t y pe   l o n s h o rt - t e r m   m e m o r y   (L S T M ).   T h e s e   m o de l s   a r e   s pe c i f i c a l l y   us e f o r   p re di c t i n g   t h e   o ut c o m e   o f   a   p a t i e nt   o v e r   t i m e   (e . g . ,   c h a nge s   i t u m o m e a s u r e m e nt s ,   r e s po n s e s   t o   t r e a t m e n t s   [ 12].   A n d   i t   do e s n ' t   e n d   t h e r e - s c i e n t i s t s   a r e   n o w   c o m b i n i ng   D L   m o de l s   w i t ge n e t i c   d a t a ,   m e di c a l   r e c o r ds   a n d   o t h e t y p e s   of   da t a   b e s i de s   i m a ge s .   S uc a   h o l i s t i c   a pp r o a c h   i s   m o r e   r e l e v a nt   f o r   s t u dy i n b r e a s t   c a n c e r.   A l t h o ug h   M L   a nd   D L   m o de l s   h a v e   ha d   s uc c e s s   i n   de t e c t i n g   b r e a s t   c a n c e a s   w e l l   a s   c a t e go ri z i n g ,   t h e r e   s t i l l   e xi s t   m a n y   c h a l l e n ge s .   O n e   o f   t h e   p r i m a r y   c h a l l e n ge s   i s   t h a t   i t   n e e ds   m a s s i v e ,   l a b e l l e d a t a   t o   e f fe c t i v e l y   t r a i s uc m o de l s .   P r o b l e m s   o f   ov e r f i t t i n g   a nd  ge n e ra l i z a t i o a r e   o f t e n   f o un d   i m e di c a l   da t a   b e c a us e   t h e y   ha v e   l i t t l e   a m o unt   a nd   v a ri e t y .   I a d di t i o n,   t h e   h e t e r o ge n e i t y   a m o n b r e a s t   c a n c e r   (d i f f e r e n t   s i z e s   o r   s ha pe s   of   t um o r   a nd  v a r i a t i o n   i t i s s ue   c o m po s i t i o n a l s o   a dds   c o m pl e xi t y   w h e n   de v e l o pi n m o de l s   w i t h   g r e a t e r   a c c ura c y .   O v e r c o m i n a l l   o f   s uc h   c ha l l e nge s   r e qui r e s   n o t   o n l y   a   b r e a kt hr o ug h   i n   m o de l   a r c h i t e c t ur e   b ut   a l s o   di r e c t   i m p r o v e m e n t   t o   t h e   p r o c e s s e s   of  a c qui r i ng  a n d   a nn o t a t i ng  da t a .   By   c o n t ra s t ,   D L   m o de l s   h a v e   di s r up t e t h e   f i e l t hr o ug a p pr o a c h e s   s uc a s   CN N   t h a t   l e a rn  a l l   t h e   r e p r e s e n t a t i o n s   d i r e c t l y   f r o m   t h e   d a t a .   CN N s   h a v e   b e e n   fo und  t o   b e   r e m a r k a b l y   e ffe c t i ve   fo r   t h e   de t e c t i o n   o b r e a s t   c a n c e r   t a s ks   [13] ,   l i ke   t u m o c l a s s i f i c a t i o n ,   s e g m e nt a t i o n   a n d   m i c r o c a l c i f i c a t i o n s ,   w hi c a r e   s m a l l   de po s i t   of   c a l c i um   i n   b r e a s t   t i s s ue   t h a t   r e l a t e   t o   c a n c e r o us   t i s s ue s .   T h e s e   n e t w o r ks   c a n   p r o c e s s   t h e   i m a ge   da t a   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       D e e p   be l i e f   ne t w or k   c l as s i f i c at i on   m ode l   f or   a c c ur at e   br e as t   c anc e r     ( G .   A m i r t ha y ogam )   1903   of   t hi s   c o m pl e xi t y   a n d   i de n t i fy   t h e   f e a t u r e s   t ha t   a r e   n o t   e a s i l y   di s c e r n i b l e   by   h u m a e y e s ,   w h i c r e s ul t   i hi g h e r   d i a g n o s t i c   e ff i c i e n c y .   T h e r e   a r e   v a r i o us   o t h e de e p   a r c h i t e c t ur e s   a pa rt   f r o m   CN N s   t ha t   ha v e   b e e n   c o n s i de r e d   i n c l udi ng  R N N s ,   L S T M   n e t w o r ks ,   a nd  ge n e r a t i v e   a dv e r s a r i a l   n e t w o r ks   (G A N s ).   R N N s ,   a n m o r e   pa rt i c ul a r l y ,   L S T M s   a r e   e s pe c i a l l y   u s e w h e n   de a l i n g   w i t h   s e que nt i a l   da t a ,   m e a n i n g   d a t a   t ha t   ha s   b e e n   m e a s u r e d   a t   m ul t i p l e   di s t i n c t   t i m e   po i n t s ,   s uc h   a s   t h e   r e c o r di ngs   f r o m   f o l l ow - up  pa t i e nt   e xa m i na t i o n s   o r   t u m o r   g r o w t h   d a t a   o v e r   t i m e   [14 ].   T h e s e   m o de l s   c a c a pt u r e   t e m po ra l   de pe n de n c i e s   a n d   t h e   p r o g r e s s   o f   a   di s e a s e   a n d   s i n c e   t r e a t m e nt   de c i s i o n s   o f t e n   de pe n d   o t h e s e   f a c t o r s ,   s uc m o de l s   c o m e   i ha ndy .   W h i l e   G A N s   ha v e   b e e n   e m pl o y e t e r o de   c l i ni c a l   m e di c a l   i m a ge   d a t a b a s e s   t h e r e by   e n l a r gi ng  t h e   da t a   f o r   D L   m o de l s   a nd  v e r i fy   t h e i a b i l i t y   t e n f o r c e   t h e   m o de l s   t o   e ndu r e   l a r ge r a n ge s   o f   e v a l ua t i o n s   [1 5 ].   A n o t h e m a j o de v e l o pm e n t   i t h e   e m pl oy m e n t   o f   D L   [16]   i b r e a s t   c a n c e de t e c t i o i s   k n o w n   a s   t r a n s f e l e a rni n g .   S i n c e   t h e r e   a r e   f e w   b i g,   l a b e l l e d   m e di c a l   d a t a   s e t s ,   t ra n s f e r   l e a rni n g   e n a b l e s   m o de l s   t ha t   a r e   t r a i n e d   o n   b i d a t a   s e t s   s uc a s   I m a ge N e t   t o   b e   a da pt e d   f o r   f un c t i o n s   i n   b r e a s t   c a n c e r   di a g n o s e s .   T h i s   a pp r o a c i s   pa rt i c ul a r l y   us e f ul   i a   s i t ua t i o n   w h e n   w e   c a nno t   ge t   a   l a r ge   n u m b e r   o f   l a b e l e e xa m p l e s   o r,   i n   t h e   c a s e   o f   m e di c a l   a pp l i c a t i o n s ,   e v e n   a   f e w   di s t i n c t   i m a ge s   of   b r e a s t   c a n c e r.   T h i s   ha s   b o os t e t h e   us e   o f   D L   i n   h e a l t h c a r e   b e c a us e   i n   m o s t   c a s e s ,   i t   c a b e   ha r t o   s o urc e   l a b e l e m e di c a l   d a t a .   F u rt h e rm o r e ,   t h e   M M L   i n t e g r a t i o n   [1 7],   w h i c i s   t h e   us e   o f   m ul t i m o da l   l e a rni n g   a pp r o a c h e s   i n c l udi n g   i m a gi ng,   ge n o m i c ,   a n d   c l i n i c a l   i n f o r m a t i o i f ut u r e   r e s e a r c o b r e a s t   c a n c e i s   e m e r gi ng.   A   c o m b i n a t i o o f   di f fe r e n t   f o r m s   o f   da t a   w i t h i t h e   f ra m e w o r of   t h e   m ul t i - m o da l   D L   m o de l   a l l o w s   t o   ob t a i n   a   num b e r   o f   i nt e rr e l a t e a n v a l u a b l e   di a g n o s t i c   a n d   p r o g n o s t i c   i n d i c a t o r s   f o r   a   p a r t i c ul a p a t i e nt .   T h e s e   m o de l s   c a n   b e   a s   p r e c i s e   i n   e v a l u a t i ng  t h e   r e l a t i o n s   b e t w e e n   d i f fe r e nt   k i n ds   o f   i n f o r m a t i o n ,   a nd  i n   s o m e   c a s e s ,   m o r e   p r e c i s e   t ha n   s i n gl e - m o da l   m o de l s .   H ow e ve r ,   s o m e   o f   t h e   c h a l l e n ge s   w h i c h   pe r s i s t e d   r e m a i a s   f o l l ow s .   A   c r i t i c a l   f a c t o r ,   f o r   e xa m pl e ,   i s   t h e   i s s ue   o f   n o n - t r a n s pa r e n t   a l go r i t hm s   t ha t   a r e   o f fe r e by   bo t M L   a n d   D L .   H e n c e ,   i t h e   c l i n i c a l   c o n t e xt ,   i t   i s   e s s e nt i a l   f o r   c l i ni c i a n s   t o   c o m p r e h e n d   t h e   s t e ps   t o   r e a c t h e   m o de l ’s   c o n c l us i o n,   i n d i s pe n s a b l e   f o r   t r us t .   M e a s ur e s   l i ke   a t t e n t i o n   m e c ha n i s m s   a n d   s a l i e n c y   m a ps   a n d   o t h e A I   s o l ut i o n s   a r e   b e i n g   de s i g n e t o   c o un t e r   t h e s e   c o n c e rn s ,   i t   p r o v i de s   v i s ua l   e xpl a na t i o o m a r ke o ut   t h e   a r e a s   o f   i m a ge   w h i c t h e   m o de l   f e e l s   i m po rt a nt   t o   di a g n o s e .   T h e s e   t e c hni que s   f oc us   o n   pha s i ng   o ut   t h e   di s p a r i t y   b e t w e e n   m o de l   a p t n e s s   a n i n t e r p r e t a b i l i t y   s o   a s   t o   e nha n c e   t h e   us e   o f   A s y s t e m s   i h e a l t h   c a r e   i T a b l e   1.       T a b l e   1 .   Co m p a r i s o b e t w e e n   a l go ri t hm s   i n   a dv a n t a ge s   a nd  di s a dv a n t a ge s   A u t h o r   A l g o ri t h   n a m e   A d v a n t a g e s   D i s a d v a n t a g e s   A b d e l - Z a h e r   a n d   E l d e i b   [ 18]   D e e p   b e l i e n e t w o rk   (D BN ) .   W e l l - s u i t e d   fo s m a l l   d a t a s e t s .   S i n c e   D BN s   l e a r n   d i s t ri b u t e d   r e p r e s e n t a t i o n s ,   t h e   a p p r o a c h   i s   l e s s   s e n s i ti v e   to   n o i s e   c o m p a r e d   t o   s o m e   c o n v e n t i o n a l   c l a s s i fi e r s .   T h e   w o rk   u s e d   a   re l a t i v e l y   s m a l l   d a t a s e (WBC D ) ,   w h i c h   m a y   n o t   g e n e ra l i z e   w e l l   t o   l a rg e o m o r e   d i v e r s e   re a l - w o r l d   d a t a s e t s .   Bh a ra t i   et   al .   [1 9 ]   A rt i f i c i a l   n e u ra l   n e t w o rk   ( A N N ) - b a s e d   a p p r o a c h e s .   S u m m a ri z e s   a   l a r g e   n u m b e o f   A N N - b a s e d   m e t h o d s   fo b r e a s t   c a n c e r   s c r e e n i n g   M a n y   s t u d i e s   r e v i e w e d   re l y   h e a v i l y   o n   s m a l l   a n d   s t a n d a r d   d a t a s e t s   l i k e   W BCD ,   w h i c h   l i m i t s   g e n e ra l i z a b i l i t y .   L e e   e t   a l .   [ 20]   Co n v o l u t i o n a l   d e e p   b e l i e f   n e t w o rk s   (CD BN ) .   L e a r n s   l o w - l e v e l   e d g e s ,   m i d - l e v e l   m o t i fs ,   a n d   h i g h - l e v e l   o b j e c t   p a rt s   i n   a   h i e ra r c h i c a l   m a n n e r   Re q u i r e s   u n s u p e r v i s e d   p r e t ra i n i n g   f o r   g o o d   p e r f o r m a n c e ,   u n l i k e   m o d e rn   e n d - to - e n d   d e e p   C N N s .   M a d a n i   e t   a l .   [ 21]   D L   t e c h n i q u e s .   Co v e r s   m u l t i p l e   i m a g i n g   m o d a l i ti e s   ra t h e t h a n   fo c u s i n g   o n   a   s i n g l e   s o u r c e   o f   b r e a s t   c a n c e d a t a .   N o t e s   t h a t   m o s t   m o d e l s   r e m a i n   b l a c k - b o x   a n d   re q u i r e   i m p r o v e m e n t s   i n   e x p l a i n a b i l i t y   a n d   t ru s t w o rt h i n e s s   fo r   c l i n i c a l   d e p l o y m e n t .   Z h a o   e t   a l .   [ 22]   CN N   m o d e l s .   T ra n s fe l e a r n i n g   l e v e ra g e s   p re - t ra i n e d   CN N s   (l i k e   R e s N e t ) ,   e l i m i n a t i n g   t h e   n e e d   t o   t ra i n   m o d e l s   f r o m   s c ra t c h ,   s a v i n g   b o t h   c o m p u t a t i o n   t i m e   a n d   r e s o u r c e s .   P re - t ra i n e d   CN N s   l i k e   Re s N e t   a re   c o m p u t a t i o n a l l y   h e a v y ,   r e q u i ri n g   s i g n i fi c a n t   m e m o r y   a n d   h i g h - p e r fo r m a n c e   G P U s .   Ch e n   e t   a l .   [ 23]   RN N s .   -   Ca p t u r e s   t e m p o ra l   r e l a t i o n s h i p s   i n   m e d i c a l   d a t a ,   s u c h   a s   t u m o g r o w t h   t re n d s .   -   S t ru g g l e s   w i t h   v a n i s h i n g   g ra d i e n t   p ro b l e m s .     -   N o t   e ffe c t i v e   f o r   s t a t i c   i m a g e   d a t a   l i k e   m a m m o g ra m s .   G a o   a n d   H o s s e i n z a d e h   [2 4 ]   D BN s .   T h e   m o d e l   w a s   r o b u s t   a g a i n s t   n o i s e   a n d   p e r f o r m e d   w e l l   a c ro s s   d i ffe r e n t   b r e a s t   c a n c e d a t a s e t s .   F o c u s e d   m a i n l y   o n   t a b u l a d a t a   (l i k e   W BCD a n d   l i m i t e d   h i s t o p a t h o l o g y   d a t a s e t s   ra t h e t h a n   l a r g e - s c a l e   i m a g i n g   d a t a s e t s .   Ra s s e m   a n d   Q a d e r   [2 5 ]   D e e p   e n s e m b l e   m o d e l .   T h e   e n s e m b l e   s t ra t e g y   r e d u c e s   v a ri a n c e   a n d   b i a s ,   l e v e ra g i n g   t h e   c o m p l e m e n t a ry   s t r e n g t h s   o d i ffe r e n t   m o d e l s .   T ra i n i n g   m u l t i p l e   d e e p   m o d e l s   fo r   e n s e m b l e   i n c r e a s e s   t i m e   a n d   re s o u r c e   u s a g e .       3.   P R O P O S ED   M ETH O D   T h e   D B N   b a s e b r e a s t   c a n c e r   de t e c t i o n   s y s t e m   pr o po s e a nd  r e l a t i v e l y   a   c o m pr e h e n s i v e   m e t h o di c a l   pr o c e s s   t o   di a gn o s e   b r e a s t   c a n c e r   t hr o ug h   s e v e r a l   s t e ps   us i n g   t h e   h i g h e s t   f o r m   o f   a r t i f i c i a l   i n t e l l i ge n c e   o r   D L .   T h e i a pp l i c a t i o i t h e   s y s t e m   a f fo r ds   a c c ura t e   a n d   e f f i c i e nt   di a g n o s i s   o f   c a n c e t hr o ug t h i s   w o r kf l ow   a s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i V o l .   3 9 ,   N o .   3 ,   S e pt e m b e r   20 25 :   1 90 0 - 1 912   1904   e a c h   o n e   o f   t h e   s t a ge s   i s   a i m e a t   i m p r o v i n d i a g n o s i s   o f   c a n c e r .   A s   s h o w n   i n   F i gu r e   2 ,   t h i s   p r o c e s s   s t a rt s   w i t h   i m a ge   p r e pr o c e s s i n w hi c h   i s   o n e   o f   t h e   m o s t   v i t a l   p ha s e s   of   t h e   w h o l e   pr e - pr o c e s s i n w h e r e   r a w   b r e a s t   i m a ge s   a r e   p r e pa r e f o r   f urt h e a na l y s i s .   In  t hi s   s t a ge ,   t h e   a c qui r e i m a ge s   w h i c h   m i g ht   b e   f r o m   m a m m o g r a p h y ,   u l t ra s o un d   o M R p a s s   t hr o ug s e ve r a l   pr o c e s s e s   w i t t h e   i n t e n t i o o f   o pt i m i z i n g   t h e   qua l i t y   of   t h e   a c qui r e i m a ge   a n s t a n d a r d i z a t i o n .   T h e s e   a re   de n o i s i ng  t o   ge t   r i o f   n o i s e s   t h a t   c o ul m a s s i g n i f i c a n t   f e a t u r e s ,   s t a n d a r d i z a t i o t o   m a ke   s u r e   t h e   pi xe l   d e n s i t y   o f   di ff e r e n t   i m a ge s   i s   a s   c l o s e   a s   po s s i b l e   t o   e a c o t h e a nd   r e s a m p l i n g   t o   e n s u r e   t ha t   a l l   i m a ge s   a r e   o f   e qua l   di m e n s i o n s .   T h e s e   p r e p r o c e s s i n g   s t e ps   a r e   i m po rt a nt   f o r   c o n t r o l l i n g   v a r i a b i l i t y   i t h e   d a t a   a n d   p r e p a r i ng  t h e   b e s t   c i r c um s t a n c e s   f o r   t a ki ng   f e a t ur e   by   t h e   D L   m o de l .   In  t h e   s e c o n p h a s e   t h e   f e a t u r e   e xt r a c t i o n   e xt ra c t s   t h e   ke y   c o m po n e n t s   i n   i m a ge s   i n   a n   e n de a v o r   t o   uni que l y   r e pr e s e nt   i m a ge   pa t t e rn s   t h a t   a r e   di s t i n gu i s h a b l e   a s   po s s i b l y   m a l i g na n t .   I t h e   c a s e   o f   a   D B N - b a s e d   s y s t e m ,   t hi s   i s   a c hi e v e a s   a   po s t - p r o c e s s i n g   s t e p   by   v i r t ue   o f   t h e   n e t w o r i t s e l f .   T h i s   D B N   i s   i s   m a de   up   o f   a   n u m b e r   o f   l a y e r s   o f   r e s t ri c t e B o l t z m a nn   m a c hi n e s   (R B M w h i c h   a r e   t ra i n e t o   di s c o ve r   t h e   f e a t u r e s   a t   di f fe r e nt   a n d   hi g h e l e v e l s   t o   t h e   i nput   i m a ge s .   S uc de t a i l s   m a y   be   t h e   v a ri a t i o i t h e   t e xt u r e ,   s t r uc t u ra l   pa t t e rn  o f   t h e   i m a ge   o r   m a n y   o t h e r   m i n o c ha r a c t e r i s t i c s   t ha t   a r e   s i g ni f i c a n t   w h e d i f fe r e nt i a t i ng  b e ni g a n d   m a l i g na n t   t i s s ue   l e s i o n s .   T h e   e xt r a c t e f e a t u r e s   h e l i de s c r i b i n t h e   i m a ge   d a t a   us i ng  a   de t a i l e d,   h i g h e l e v e l   s e m a nt i c   s p a c e   w h i c i s   i m po rt a nt   f o r   t h e   c l a s s i f i c a t i o p r o c e s s .   T h e   D B N   c l a s s i f i c a t i o p ha s e   i s   t h e   t i m e   w h e n   t h e   D L   m o de l   i s   a p pl i e d   i f ul l   m e a s u r e   a n d   di a g n o s t i c   de c i s i o n s   a r e   m a de   o t h e   b a s i s   o f   t h e   e xt ra c t e f e a t u r e s   f r o m   t h e   i m a ge s .   T h e   D B N   w h i c h   i s   a   m o de l   o f   t h e   A E ,   h a s   m ul t i pl e   l a y e r s   o f   R BM s   a n d   t h e y   a re   t r a i n e i a u n s upe r v i s e m a nn e i o r de r   t o   c a pt u r e   a l l   t h e   de pe n de n c i e s   i t h e   da t a .   A f t e r   t h e   u n s upe r v i s e p r e - t r a i n i ng  o f   t h e   n e t ,   t h e   s upe r v i s e f i n e - t u n i ng  o f   t h e   n e t   c a b e   do n e   w i t t h e   h e l p   o f   l a b e l l e d   da t a   t o   p r o v i de   b e t t e r   i m a ge   c l a s s i f i c a t i o n.   T h e   l a s t   pa r t   o f   t h e   D B N   i s   o f t e n   a   c l a s s i f i e r     f o r   i n s t a n c e   a   s o f t m a t ha t   o ut put s   p r o b a b i l i t i e s   o f   di ff e r e n t   t y pe s   of  c a n c e o t h e   p r o b a b i l i t y   o f   m a l i g na n c y   gi v e n   t h e   l e a rn e f e a t u r e s   i (1) .     1   =   ( 1       +   1 )   (1)     2   =   ( 2     ℎ1   +   2 )   (2)     In   t h e   f i n a l   s t a ge ,   t h e   s y s t e m   pr o v i de s   i t s   r e s ul t s   t hr o ug h   t h e   o ut put   p r e di c t i o n   o f   t h e   r e s ul t s   go t .     In  t hi s ,   t h e   o ut pu t s   r e c e i v e f r o m   t h e   D B N   c l a s s i f i c a t i o l a y e r   a r e   t o   b e   de c o de a n d   m a de   e a s i e r   f o r   c l i n i c a l   us e   i (2 ).   T h e   o ut pu t   c o ul d   b e   p r o b a b i l i t y   s c o r e s   f o r   t h e   d i a gn o s t i c   c a t e go ri e s   s uc a s   b e n i g a nd   m a l i g n a nt   t um o a n d   c a h e l p   t h e   ra d i o l o gi s t s   i r e n de r i n g   t h e i r   de c i s i o n s .   T h e   r e s ul t s   o f   t h e   p r e d i c t i o a r e   e qua l l y   i m po rt a nt   i i de n t i f i c a t i o n   o n   t h e   b e s t   w a y   t o   pr o c e e w i t h   t h e   t r e a t m e n t   o f   t h e   p a t i e nt s   b y   c o n duc t i n g   o t h e t e s t s ,   o by   a dm i n i s t e r i ng  t h e   r e l e v a n t   t r e a t m e n t .           F i gu r e   2 .   P r o po s e D B N   b a s e b r e a s t   c a n c e de t e c t i o s y s t e m       T hr o ug h   t h e   f e a t u r e   e xt r a c t i o n   a n c l a s s i f i c a t i o n   i t h e   D B N ,   a   l o t   o f   h um a n   i n t e r v e n t i o n   i s   e l i m i na t e d   by   t h e   s y s t e m   a n d   m o r e   c h a n c e s   f o r   e a r l y   di a g n o s i s   pl us   b e t t e p r o gn o s i s   f o r   t h e   p a t i e nt   a c hi e v e d.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       D e e p   be l i e f   ne t w or k   c l as s i f i c at i on   m ode l   f or   a c c ur at e   br e as t   c anc e r     ( G .   A m i r t ha y ogam )   1905   A   m o r e   s o p h i s t i c a t e d   m e t h o d   i s   a   D B N - b a s e b r e a s t   c a n c e de t e c t i o s y s t e m   w h e r e   D B N   a ppl i e s   t h e   o ppo r t u n i t i e s   o f   D L   t o   i m p r o ve   t h e   d i a g n o s t i c   o ut c o m e s .   T he   m o s t   f un da m e nt a l   c o n c e pt   t ha t   l i e s   a t   t h e   h e a rt   of   a   D B N   i s   i t s   c a pa b i l i t y   t o   l e a rn  a nd  e xt ra c t   f e a t u r e s   f r o m   ra w   i m a ge   d a t a   i n   a u n s upe r v i s e m a nn e r ,   a nd  t h a t   i s   a   m a y   be   h uge l y   be n e f i c i a l   w h e n   i de n t i f y i n t i n y   va r i a t i o n s   i p a t t e rn s   i s   v i t a l ,   s uc a s   i n   m e di c a l   i m a gi n g   i ( 3).       ( ) =    (      1   +    )   (3)     T h e   s y s t e m   i s   ge n e ra l l y   i ni t i a t e w i t t h e   p r o c ur e m e n t   o t h e   b r e a s t   i m a ge s   us i n g   p ra c t i c e s   t ha t   i n c l ude   m a m m o gra p h y ,   s o n o gra p h y ,   o M R .   T h e s e   i m a ge s   a r e   t h e pa s s e d   t hr o ug p r e p r o c e s s i n o pe ra t i o n s   t o   i m p r o v e   t h e   qua l i t y ,   t h e r e by   m a ki n t h e m   s u i t a b l e   fo r   n e t w o r i n p ut ;   t h i s   i n c l ude s   o pe r a t i o n s   s uc h   a s   n o i s e   r e duc t i o n,   n o r m a l i z a t i o a nd  r e s i z i n g   t o   e nh a n c e   i n pu t   da t a   f o r   f e e t o   t h e   n e t w o r i ( 4).       ( )   =   1   /   ( 1   +   ( ) )       ( )   =   ( )   /     ( )   (4)     A f t e r   t h e   i m a ge s   h a v e   b e e n   p r e - p r o c e s s e d,   t h e   f e a t u r e s   c a b e   e xt r a c t e d   f r o m   t h e   i m a ge s   us i n g   D B N a f t e r   w h i c c l a s s i f i c a t i o n   i s   do n e .   D B N s   a r e   m a de   o f   m ul t i p l e   l a y e r s   o f   RB M s   a n t h e   l a s t   l a y e r   o f   t h e   s upe r v i s e c l a s s i f i e r.   T h e   R B M s   o r ga n i z e d   i t h e   D B N   a r e   t ra i n e m o n o l a y e r   by   m o n o l a y e r ;   t h us ,   e a c h   R B M   i s   a i m e t o   l e a rn  p r o b a b i l i s t i c   de pe n de n c i e s   b e t w e e f e a t u r e s   o f   t h e   i nput   da t a .   T hi s   i f a c t   i s   t h e   un e m pl oy m e n t   p r e - t ra i ni n g   p ha s e   w h i c h   s e r v e s   t h e   n e t w o r by   m a ki ng  i t   t o   b ui l d   a   go o u n de r s t a ndi n g   o t h e   h i dde n ’  s t ruc t u r e   i n   t h e   da t a .   T h e   o ut pu t   o f   t h e   D B N   (O gi v e s   t h e   c l a s s   p r o b a b i l i t i e s   i n   P _b e ni g n   =   O [0],   P _m a l i g na n t   =   O [1] . If   P _b e n i g n> P _m a l i g na n t ,   c l a s s i f y   a s   B e n i gn” ,   e l s e   M a l i g n a nt . A s   a   f i n a l   s t e p,   D B N   t ha t ha s   b e e n   p r e - t ra i n e d   i s   f i n e - t u n e o l a b e l l e d   da t a   t o   e nha n c e   f e a t u r e   r e p r e s e n t a t i o a nd  pe r f o r m a n c e   o f   c l a s s i f i c a t i o t a s k.   It   o ffe r s   t h e   D B N   t h e   c a pa b i l i t y   of   m o de l l i n g   t e xt u r e ,   s ha pe   a n d   i nt e n s i t y   pa t t e rn s   o f   t h e   i m a ge   d a t a ,   w h i c a r e   qu i t e   us e f ul   i n   di s t i n gu i s h i n g   b e t w e e n   b e n i g n   a n d   m a l i g n a nt   t u m o r s .   T h e   l a s t   c r e a t e l a y e r   i s   us ua l l y   a   S oft M a c l a s s i f i e r   o r   o t h e c l a s s i f i c a t i o n   t e c hni que s   t h a t   a r e   us e i i de n t i fy i n t h e   i m a ge s   a c c o r di n t o   t h e   f e a t ur e s   l e a rnt .   C l a s s i f i c a t i o n   l a y e r   o ut put   i s   t h e   de t e c t i o n   r e s ul t   t o   gi v e   o ut   p r o b a b i l i t i e s   o r   c o n f i de n c e s   of   v a r i e t i e s   o f   c a n c e o l i ke l i h o o o f   m a l i g na n c y   i n   A l go r i t h m   1 .     A l go r i t h m   1 .   B r e a s t   c a n c e r   de t e c t i o n   us i n g   D B N   Input :      -   I:   i nput   i m a ge   a s   a   m a t ri x   o f   pi xe l   v a l ue s   I(x ,   y )      -   t a r ge t _s i z e   =   (1 28,   128 )      -   P CA _c o m po n e nt s   (o pt i o n a l )   O ut put :      -   l a b e l     { B e n i g n ,   M a l i g na nt }   P r oc e dur e :   1.   P r e pr o c e s s i ng         a.   I _r es i z ed     R es i z e ( I ,   ta r g et_s i z e)         b.   I _nor m ( x ,   y)   ←  I _ r es i z ed( x ,   y)   /   2 5 5 . 0         c .   I _f i l te r ed     G au s s i an F i l t er ( I _no r m )   2.   F e at ur e   E x t r ac t i on         a.   F _r a ←  F l a tt en( I _f i l t er ed )         b .   If   P CA _c o m po n e n t s   i s   s e t :                   F     P C A ( F _r aw ,   P C A _c o m po n ents )               E l s e :                   F     F _ r aw   3.   D e e p   B e l i e f   Ne t w or k   ( D B N)   Cl as s i f i c at i on         h1   ←  s i g m o i d( W 1   ×   F   +   b1 )         h2   ←  s i g m o i d( W 2   ×   h1   +   b2 )         ...         hn_ m i n us 1     s i g m o i d ( W n - 1   ×  h( n - 2 )   +   b( n - 1 ) )         O     s o f tm ax ( W ×  hn _m i nus 1   bn )   4.   D e c i s i on   R ul e         If   O [b e n i g n ]   >   O [ m a l i g na n t ]:             l a bel     B eni g n”         E l s e :             l a bel     Mal i g na nt   R e t ur l abe l     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i V o l .   3 9 ,   N o .   3 ,   S e pt e m b e r   20 25 :   1 90 0 - 1 912   1906   T h e   s t r e n gt o f   t h e   s y s t e m   of   D B N - b a s e m a i nl y   i t h e   s e n s e   w h e r e   i t   c a l e a rn  t h e   hi e r a r c h i c a l   r e p r e s e n t a t i o o f   t h e   i m a ge   da t a   a n d   do e s n ’t   r e qu i r e   m uc f e a t u r e   e xt ra c t i o h e n c e   t hi s   m a ke s   t h e   de t e c t i o pr o c e s s   t o   b e   m o r e   r o b us t   a n d   a da p t i v e .   D ue   t o   t h e   c a p a b i l i t y   of   D L   t h e   s y s t e m   c a a l s o   b e   a pp r o xi m a t e l y   100  %   a c c u r a t e   i n   t h e   de f i ni t e   d i s t i n c t i o b e t w e e n   b e n i g a n d   m a l i g na n t   n e o pl a s m s   o f   t h e   b r e a s t   a nd  t h e r e f o r e   i n   s t a ge d i a g n o s i s   w hi c c a n   i m p r o v e   t h e   p r o g n o s i s   i n   m a n y   c a s e s .   A l s o ,   t h e r e   a r e   i m p r o v e m e n t   t e c hn i q ue s   l i ke   t ra n s f e r   l e a rni n g   w h e r e   a   m o de l   w i t s i m i l a f e a t ur e s   o a n o t h e da t a s e t   c a b e   us e d   a nd   f i n e - t u n e f o r   a   s pe c i f i c   b r e a s t   c a n c e r   de t e c t i o p r o b l e m .   A l s o ,   a e n s e m b l e   m e t h o w hi c i n v o l v e s   us e   of   m o r e   t h a o n e   D B N   t o   c r e a t e   a   f i na l   o ut put   i n   a   b i t o   m i ni m i z e   f a l s e   po s i t i v e   a n f a l s e   n e ga t i v e s .   M o r e o ve r ,   t h e   D B N - b a s e a pp r o a c h   w h e n   i n c l ude i t h e   b r e a s t   c a n c e de t e c t i o n   s y s t e m s   i s   a   v a l u a b l e   a ddi t i o n   t o   t h e   f i e l of   m e di c a l   i m a g i n t e c hn o l o gi e s   a n d   a   g r e a t   i m p r o v e m e n t   i t e r m s   o f   t h e   t e c hn o l o gi e s   t h a t   a r e   a v a i l a b l e   t o   t h e   ra di o l o g y   a n d   c l i ni c a l   c o m m u ni t y   t o   di a g n o s e   b r e a s t   c a n c e a t   a e a rl y   s t a ge .   T h e   B r e a s t   Ca n c e r   W i s c o n s i (D i a g n o s t i c D a t a   S e t   (k a gg l e . c o m )”   l i nk  t o   t h e   K a ggl e   d a t a   s e t   i s   a v a i l a b l e .   T h e s e   da t a   c o n s i s t   o 12  c o l um n s   a n d   570   r o w s .   In  t hi s   d a t a   s e t   a pp l i e t o   t h i s   i n t r o duc e a   n o v e l   D B N - b a s e b r e a s t   c a n c e de t e c t i o n   s y s t e m ,   de s i g n e t o   i m p r o v e   t h e   a c c ura c y   a n d   r e l i a b i l i t y   of   di a g n o s i ng  b r e a s t   c a n c e r .   T h e   s y s t e m   c o n s i s t s   o f   t hr e e   ke y   m o dul e s :   i m a ge   p r e - p r o c e s s i n g,   f e a t ur e   e xt ra c t i o n,   a n D B N - b a s e c l a s s i f i c a t i o n,   w hi c c o l l e c t i ve l y   e n s ur e   a c c ur a t e   de t e c t i o a nd  d i f f e r e n t i a t i o b e t w e e n   m a l i g n a nt   a nd  b e n i g n   b r e a s t   l e s i o n s .       4.   R ES U LTS   A N D   D I S C U S S I O N   F i gu r e   3   p r e s e nt s   a   c o m pa ra t i v e   a n a l y s i s   of   a c c ur a c y   of   va r i o us   b r e a s t   c a n c e r   de t e c t i o n   m o de l s .   A c c ur a c y   i s   a   m e a s u r e   t ha t   g i v e s   a i de a   o f   h o w   w e l l   t h e   m o de l   i s   do i n g   a n d   p r o v i de s   t h e   n u m b e o f   a c t ua l l y   a c c ur a t e   p r e di c t i o n s   a m o n a l l   t h e   c a s e s .   I t   ha s   b e e n   e s t a b l i s h e t h a t   hi g a c c u r a c y   i s   a   s u r e   i n d i c a t o o f   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   a   m o de l   i p r o v i di n g   t h e   ri g ht   c l a s s i f i c a t i o b e t w e e n   t h e   b e ni g a n d   m a l i g na n t   c a s e s .   H e r e   a s   w e l l   CN N   us u a l l y   o ut pe r fo r m   w i t h i g h e a c c u r a c y   be c a us e   of   t h e i a b i l i t y   t o   c a pt u r e   s pa t i a l   r e l a t i o n s   p r e s e n t   i n   m e di c a l   i m a ge s .   I n   a ddi t i o n ,   t h e r e   a r e   s o m e   ‘s e c o n ge n e r a t i o n ’  m o de l s ,   s uc a s   L S T M   n e t w o r ks   a n d   GA N s ,   w hi c c a a l s o   a c h i e v e   c o m pa ra b l e   pe r f o r m a n c e   i f   t h e i a r c h i t e c t u r e s   a s   w e l l   a s   da t a   us e d   i t r a i n i ng  a r e   go o e n o ugh.   T h i s   f i gu r e   de m o n s t r a t e s   t h e   e f fe c t i ve n e s s   o f   t h e   CN N s   i t e rm s   o f   a c c ur a c y ,   t h us   t h e i r   c a pa c i t y   t o   pr e di c t   w i t h   hi g h   a c c ura c y   i s   e s s e n t i a l   i n   a   c l i ni c a l   s e t t i ng  w h e r e   a c c ura c y   de t e r m i n e s   t h e   f a t e   o f   a   pa t i e nt .   In  F i g u r e   4 ,   t h e   c o n c e nt ra t i o i s   o a c c ura c y ,   w h i c i s   a   m e a s u r e   o f   t h e   m o de l ,   r e l a t i ng   t h e   num b e of   t r ue   po s i t i v e s   t o   t h e   t o t a l   num b e o f   pos i t i v e   pr e di c t i o n s   b y   t h e   m o de l .   A c c u r a c y   i s   a   h i g h l y   v a l ue d   i n di a g n o s i s   s i n c e   f a l s e - po s i t i v e   r e s ul t s   h a v e   a   c e r t a i c o s t l y   i m p a c t   o a   pa t i e n t ;   t h e y   c a us e   s t r e s s   a n d   c a l e a d   t o   e xt ra ,   o f t e n   i n v a s i v e ,   p r o c e dur e s .   T hi s   f i gu r e   c o m pa re s   v a ri o us   m o de l s   t o   s h o w   t h a t   CN N s   a r e   b a ggy   b e c a us e   m o s t   m o de l s   a r e   p r e c i s e   t o   a c hi e v e   h i g h   p r e c i s i o n   o w i n t o   t h e i go o fe a t u r e   e xt r a c t i o n .   S t i l l ,   o t h e m o de l s   s uc h   a s   t h e   S V M s   a n L S T M s   c a a l s o   e xh i b i t   hi g h   p r e c i s i o n,   m o s t   e v i de n t l y   i n   c a s e s   o f   w e l l - b a l a n c e d a t a   s e t s .   T h e   f i n d i n g   c o n t ra s t s   de m o n s t r a t e   t ha t   a l t h o ug s o m e   m o de l s   m a y   ha v e   g r e a t   a c c ura c y ,   o t h e r s   s e n s i t i v i t y   a n d   s pe c i f i c i t y   m a y   be   s l i g h t l y   l ow e r   o r   h i g h e r,   a nd  r e qui r e   f u r t h e r   o pt i m i z a t i o n   o e n s e m b l e   t e c hni que s   t o   i m p r o v e   a   n u m b e o f   f a l s e   po s i t i v e s   t o   m a ke   t h e   d i a g n o s t i c   m o de l s   m o r e   e f f i c i e n t   i T a b l e   2 .             F i gu r e   3 .   Co m p a r i s o w i t e xi s t i ng  b r e a s t   c a n c e r   de t e c t i o n   m o de l s   b a s e o a c c u r a c y     F i gu r e   4 .   Co m p a r i s o w i t e xi s t i ng  b r e a s t   c a n c e r   de t e c t i o n   m o de l s   b a s e o p r e c i s i o n     7 8 % 8 0 % 8 2 % 8 4 % 8 6 % 8 8 % 9 0 % 9 2 % 9 4 % 9 6 % 9 8 % S VM C N N   R F KNN LR D B N P e r c e n t a g e % M O D E L A c c u r a c y - b a s e d   c o m p a r i s o n   w i t h   c u r r e n t   b r e a s t   c a n c e r   d e t e c t i o n   m o d e l s Acc u r ac y 7 5 % 8 0 % 8 5 % 9 0 % 9 5 % S V M CN N   R F KNN LR D BN P e r c e n ta g e % M O D EL P r e c i s i o n   b a s e d   c o m p a r i s o n   w i th   c u r r e n b r e a s c a n c e r   d e te c ti o n   m o d e l s P re c i s i o n Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       D e e p   be l i e f   ne t w or k   c l as s i f i c at i on   m ode l   f or   a c c ur at e   br e as t   c anc e r     ( G .   A m i r t ha y ogam )   1907   T a b l e   2 .   Co m p a r i s o w i t S V M ,   CN N .   R F ,   K N N ,   l o gi s t i c   r e gr e s s i o (L R ),   a nd  D B N   b r e a s t   c a n c e de t e c t i o m o de l s   b a s e o n   a c c u r a c y ,   pr e c i s i o n r e c a l l ,   a n d   F 1 - s c o r e   M o d e l   A c c u ra c y   P re c i s i o n   Re c a l l   F1 - s c o r e   S V M   89%   87%   85%   86%   CN N   94%   92%   90%   91%   RF   91%   89%   88%   88%   K N N   85%   83%   82%   82%   LR   87%   85%   83%   84%   D BN   96%   94%   95%   95%       T a b l e   c o m pa ri n t h e   t r ue   po s i t i v e s   (T P ),   f a l s e   po s i t i v e s   (F P ),   f a l s e   n e ga t i v e s   (F N ),   a nd  t rue   n e ga t i v e s   (T N f o r   t h e   di f f e r e n t   m o de l s   l i s t e (S V M ,   CN N ,   R F ,   K N N ,   L R ,   a nd  D B N i n   t h e   c o n t e xt   o f   b r e a s t   c a n c e de t e c t i o n ,   w e ' l l   n e e t o   i n f e t h e s e   v a l ue s   b a s e o t he   gi v e a c c u r a c y ,   p r e c i s i o n ,   r e c a l l ,   a n d   F 1 - s c o r e .   T h i s   r e qui r e s   a s s um i n g   a   c e r t a i n u m b e o f   t o t a l   s a m pl e s   a nd  t h e   d i s t r i b ut i o o f   po s i t i v e   a n d   n e ga t i v e   c a s e s .   L e t ’s   a s s um e   a   s i m p l e   c a s e   w h e r e   w e   h a v e   1000  t o t a l   s a m pl e s ,   a nd  t h e r e   a r e   500  po s i t i v e   c a s e s   (b r e a s t   c a n c e r   pr e s e nt )   a nd   500   n e g a t i v e   c a s e s   (b r e a s t   c a n c e n o t   p r e s e nt ) .   B a s e o t h e   pe r f o r m a n c e   m e t ri c s   p r o v i de d,   w i l l   c a l c ul a t e   t h e   T P ,   F P ,   F N ,   a n d   T N   v a l ue s   f o r   e a c h   m o de l .     T P :   t h e   n u m b e r   o f   c o r r e c t l y   pr e di c t e po s i t i v e   c a s e s .     F P :   t h e   num b e o f   n e ga t i v e   c a s e s   i n c o rr e c t l y   pr e di c t e a s   po s i t i v e .     F N :   t h e   num b e o f   po s i t i v e   c a s e s   i n c o rr e c t l y   pr e di c t e a s   n e ga t i v e .     T N :   t h e   num b e r   o f   c o r r e c t l y   pr e di c t e d   n e ga t i v e   c a s e s .       T a b l e   3 .   Co m p a r i s o o f   b r e a s t   c a n c e de t e c t i o m o de l s S V M ,   CN N ,   R F ,   K N N ,   L R ,   a n d   D B N   M o d e l   T ru e   p o s i t i v e   (T P )   F a l s e   p o s i t i v e   (F P )   F a l s e   n e g a t i v e   ( F N )   T ru e   n e g a t i v e   (T N )   S V M   425   64   75   436   CN N   450   39   50   461   RF   440   54   60   446   K N N   410   84   90   416   LR   415   73   85   427   D BN   475   30   25   470   S V M   425   64   75   436       F i gu r e   f o c us e s   o n   t h e   r e c a l l   r a t e   t ha t   i s   a l s o   r e f e r r e t o   a s   s e n s i t i v i t y ,   w h i c h   de t e rm i n e s   t h e   s h a r e   of   ge n ui n e   po s i t i v e s   r e c o gn i z e by   t h e   gi v e n   m o de l .   H i gh  r e c a l l   i s   i m po r t a n t ,   m o s t   o f   t h e   m a l i g na n t   c a s e s   s h o ul d   b e   c a pt u r e d   t o   e na b l e   e a r l y   a c t i o a nd   t r e a t m e n t .   It   i s   of t e n   a   c o m pa r i s o o f   CN N s   w i t o t h e t y pe s   of  m o de l s   s uc h   a s   R N N s   a nd  L S T M s   t o   de m o n s t ra t e   t ha t   w hi l e   t h e   CN N S   n o r m a l l y   ha v e   hi g r e c a l l ,   o t h e r   t y p e s   c a n   a l s o   a c hi e v e   h i g r e c a l l   i f   w e l l - t u n e e s pe c i a l l y   w he n   t h e r e   a r e   s t r o n g .           F i gu r e   5 .   Co m p a r i s o w i t e xi s t i ng  b r e a s t   c a n c e r   de t e c t i o n   m o de l s   b a s e o n   r e c a l l   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i V o l .   3 9 ,   N o .   3 ,   S e pt e m b e r   20 25 :   1 90 0 - 1 912   1908   F i na l l y ,   i n   F i g u r e   w e   p r e s e n t   t h e   F 1 - s c o r e   i w h i c h   f =   2   \ (p r e c i s i o \ r e c a l l )   /   (p r e c i s i o + r e c a l l ) .   I p a r t i c ul a r,   F 1 - s c o r e   c o m e s   i h a ndy   w h e t h e   c l a s s e s   a r e   i m b a l a n c e o f a l s e   po s i t i v e s   a n d   f a l s e   n e ga t i v e s   a r e   o f   e qua l   c o n c e rn.   T hi s   f i gu r e   s up e ri m po s e s   t he   di f f e r e n t   m o de l s ,   w h i c s i m ul t a n e o us l y   s h o w s   t h e   s pe c i f i c   m o de l s ,   t ha t   ha v e   a   c o m pa ra t i v e l y   goo v a l ue   fo r   b o t t h e   p r e c i s i o n   a s   w e l l   a s   t h e   r e c a l l .   CN N s   ge n e ra l l y   pe r f o r m   w e l l   i t hi s   r e g a r d ,   a n d   o t h e r   m o de l s   l i ke   G A N s a n d   L S T M s   c a a l s o   v e r y   w e l l   c o m pe t e   f o r   F1 - s c o r e ,   i f   t h e y   a r e   t ra i n e d   a s   pe l i b e r a l   d a t a s e t s .   T h e   c o m pa ri s o s h o w s   t ha t   F 1 - s c o r e   i s   a e x h a us t i v e   m e a s u r e   o f   t h e   m o de l   t ha t   m a y   be   c r uc i a l   i t h o s e   c a s e s   w h e i t   i s   i m po r t a n t   n o t   o n l y   t o   ge t   a   h i g s e n s i t i v i t y   b ut   a l s o   s pe c i f i c i t y   of   n e w l y   de v e l o p e c a n c e di a g n o s t i c   t o ol s .           F i gu r e   6 .   Co m p a r i s o w i t e xi s t i ng  b r e a s t   c a n c e r   de t e c t i o n   m o de l s   b a s e o n   F 1 - s c o r e       F i gu r e   p r e s e nt s   a   c o m pa r i s o o f   t h e   di f f e r e n t   m o de l s   o f   D L   us e i b r e a s t   c a n c e r   de t e c t i o n   a nd   r e c o gn i t i o a n d   s h o w s   t h e i f i na l   pe r f o r m a n c e   i t e rm s   o f   a c c ura c y   pe r c e nt a ge ,   p r e c i s i o n ,   r e c a l l   a nd    F1 - s c o r e .   T hi s   i s   i m po r t a n t   s i n c e   ge t t i ng   de t a i l s   a b o ut   e a c m o de l   w i l l   i n v o l v e   t ra de - o ff s   t ha t   a r e   t o   b e   i n c l ude i t h e   m o de l s .   F o i n s t a n c e ,   a l t h o ug CN N s   m i g ht   b e   s upe r i o t o   t h e   o t h e r s   i t e rm s   o f   a c c ura c y   o r   F1 - s c o r e ,   o t h e m o de l s   s uc a s   G A N s   p r o v i de   s t r o n g   a ug m e nt a t i o o f   da t a ,   w h i c h ,   a l t h o ugh  n o t   di r e c t l y   i m p r o v i n g   t h e   p r i m a r y   c l a s s i f i e r s ’  pe r f o r m a n c e ,   e nha n c e s   t h e i r   ge n e r a l   pe r f o r m a n c e   w h e n   c o m b i n e d .   L i ke w i s e ,   R N N s   a n d   L S T M s ,   de s pi t e   t h e   f a c t   t ha t   t h e y   a r e   ra t h e r   u n c o n v e n t i o n a l   c h o i c e   fo r   a i m a ge   d a t a ,   b e h a v e   r a t h e w e l l   w h e n e v e r   t e m po r a l   o s e que nt i a l   da t a   i s   e v i de n t   i t h e   s e t   i F i gu r e   8.           F i gu r e   7 .   O v e r a l l   c o m pa r i s o w i t e xi s t i ng  D L   m o de l s     7 5 % 8 0 % 8 5 % 9 0 % 9 5 % 1 0 0 % S u p p o rt   V e c t o r M a c h in e   ( S V M ) Co n v o l u t i o n a l N e u ra l   N e t w o rk (CN N ) Ra n d o m   F o r e s t (RF ) K -N e a re s t N e ig h b o r s (K N N ) L o g i s t i c Re g re s s i o n   ( L R) D e e p   Be l i e f N e t w o rk   (D BN ) P e r c e n ta g e   % M O D EL F - b as e d   c o m p ar i s o n   wit h   c u r r e n t   b r e as t  c an c e r  d e t e c t i o n   m o d e l s F 1 -S c o re 7 5 % 8 0 % 8 5 % 9 0 % 9 5 % 1 0 0 % S V M CN N RF KNN LR D BN P ER C EN TA G E M O D EL Co m p ar s i o n   var i o u s   m o d e l  i n   De t e c t   o f   B r e as t   Can c e r A CC U RA CY P re c i s i o n Re c a l l F 1 -S c o re Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       D e e p   be l i e f   ne t w or k   c l as s i f i c at i on   m ode l   f or   a c c ur at e   br e as t   c anc e r     ( G .   A m i r t ha y ogam )   1909       F i gu r e   8 .   O v e r a l l   c o n f us i o n   m a t r i x   c o m pa r i s o n   w i t e xi s t i ng  D L   m o de l s       5.   C O N C LU S I O N   A N D   F U TU R W O R K   T h i s   pa pe o ut l i n e a   b r e a s t   c a n c e de t e c t i o n   s y s t e m   b a s e o D B N   t o   i m p r o v e   t h e   a c c ura c y   a n s pe c i f i c i t y   of   t h e   b r e a s t   c a n c e d i a g n o s i s .   T h i s   w o r h a s   s h o w n   t h e   us e   o f   t h e   p r o po s e s y s t e m   w h i c i n c l ude s   i m a ge   p r e p r o c e s s i n g,   f e a t u r e   e xt ra c t i o a n d   D B N - b a s e c l a s s i f i c a t i o a nd   c a c a t e go r i z e   b r e a s t   l e s i o n s   a s   m a l i g n a nt   o r   b e ni g n .   I t h e   h e a t e de s t   c o m pe t i t i o n   w i t h   t h e   m o s t   pub l i s h e D L   m o de l s   c o n s i s t i n g   o CN N s ,   R N N s ,   L S T M s ,   a n G A N s ,   t h e   D B N   m o de l   o ut pe r f o rm e t h e   c o unt e r p a rt s   i t e r m s   o f   b a s i c   m e a s ur e s   i n c l udi ng   a c c ura c y ,   pr e c i s i o n,   r e c a l l ,   s pe c i f i c i t y ,   a nd   F 1 - s c o r e .   T h e   r e s ul t s   s h o w   t ha t   t h e   D B N - b a s e d   a pp r o a c pe r f o r m s   b e t t e t ha t h e   t ra di t i o na l   m o de l s   a n d   a c h i e v e s   a   r e l a t i v e l y   b e t t e r   b a l a n c e   b e t w e e n   s e n s i t i v i t y   a n s pe c i f i c i t y ,   w h i c h   i s   i m po r t a n t   i c l i ni c a l   d i a g n o s i s .   I t   f o r m s   p a r t   o f   f o r t h c o m i n g   r e s e a r c h   c o n c e r ni n t h e   a pp l i c a t i o n   o f   s uc h   D L   t e c hni que s   i n   m e di c a l   i m a ge   a na l y s i s ,   s h o w i n a   m a s s i v e   o ppo r t u n i t y   i n   de t e c t i ng  b r e a s t   c a n c e r .   T h e   s ub s e que n t   s t ud i e s   w i l l   a i m   a t   f i n e - t u n i ng  t h e   D B N   m o de l ,   i n v e s t i g a t i ng  t h e   po s s i b i l i t i e s   o f   c o m b i n i n g   i t   w i t h   t h e   o t h e r   s o p h i s t i c a t e d   a pp r o a c h e s ,   a nd   t e s t i n g   i t s   pe r f o r m a n c e   o t h e   gr e a t e a nd  t h e   m o r e   v a r i e d   s a m pl e s .       F U N D I N G   I N F O R M A TI O N   T h e   a u t h o r s   de c l a r e   t h a t   n o   f u n di ng  w a s   r e c e i v e fo r   t h e   r e s e a r c de s c r i b e i t hi s   a r t i c l e .       A U TH O R   C O N TR I B U TI O N S   S TA T EM EN   T h i s   j o urna l   us e s   t h e   Co n t ri b ut o R o l e s   T a xo n o m y   (CR e di T t o   r e c o gn i z e   i n d i v i dua l   a ut h o c o n t ri b ut i o n s ,   r e duc e   a ut h o r s hi p   di s pu t e s ,   a n d   f a c i l i t a t e   c o l l a bo r a t i o n.     N am e   o A u th o r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   G .   A m i rt h a y o ga m                               D e e pa R                               M .   P r e e t h i   R a m                               N i t h y a   J                               A n w a r   B a s h a   H                               S r i m a B                               R .   S u n da r                               Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.