T E L K O M NIKA   T elec o mm un ica t io n Co m pu t i ng   E lect ro nics   a nd   Co ntr o l   Vo l.  24 ,   No .   4 A u g u s t   20 26 ,   p p .   1 3 3 1 ~ 1 3 4 1   I SS N:  1 6 9 3 - 6 9 3 0 ,   DOI 1 0 . 1 2 9 2 8 / T E L KOM NI K A . v 24 i 4 . 27700          1331       J o ur na l ho m ep a g e :   h ttp : //telko mn ika . u a d . a c. i d   Co m pa ra tive  ev a lua tion o cla ss ica l  and  m a chine  lea r ning   m e thods  f o m edi ca l i m a g e e nha nc e m e nt       M d.  M ehedi H a s a n 1 Su j o n Cha nd ra   Su t ra dh a r 1 Z a n na t ul F er du s h ie 2 ,   Ra bey a   B a s ri 1   1 D e p a r t me n t   o f   G e n e r a l   Ed u c a t i o n ,   U n i v e r si t y   o f   F r o n t i e r   T e c h n o l o g y ,   G a z i p u r ,   B a n g l a d e sh   2 D e p a r t me n t   o f   E d u c a t i o n a l   T e c h n o l o g y   a n d   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t y   o f   F r o n t i e r   T e c h n o l o g y ,   G a z i p u r ,   B a n g l a d e s h       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Dec   3 2025   R ev i s ed   A p r   18 2 0 2 6   A cc ep ted   Ma y   25 2026       M e d ica im a g in g   is  c rit ica f o d iag n o stic  a c c u ra c y ,   y e ra w   i m a g e o f ten   su ff e f ro m   n o ise   a n d   lo w   c o n tras t.   T h is  stu d y   p ro v id e a   c o m p a ra ti v e   e v a lu a ti o n   o f   c las sic a m e th o d s,  n a m e l y   th e   L a p lac e   tran s f o r m   ( LT ),   S o b e l   o p e ra to r   (S O),   a n d   h isto g ra m   e q u a li z a t io n   (HE),   a g a in st  a   d a ta - d riv e n   c o n v o lu ti o n a n e u ra n e tw o rk   (CNN u sin g   th e   m u sc u lo sk e leta r a d io g ra p h s   (M URA a n d   Hu m a n   M e ta p n e u m o v iru (HM P V )   l u n g   c o m p u ted   to m o g ra p h y   (C T d a tas e ts.  W h il e   q u a n ti tativ e   a n a ly sis  sh o w th a HE  a n d   S sig n if ica n tl y   o u tp e rf o rm   o th e m e th o d in   iso lat e d   c o n tras e n h a n c e m e n a n d   e d g e   d e f in it io n ,   t h e y   o f ten   in tro d u c e   a rti f a c ts.  In   c o n tras t,   t h e   CNN - b a se d   a p p r o a c h   d e m o n stra tes   su p e rio d e tail  p re se rv a ti o n   a n d   e n tro p y ,   o f fe rin g   a   m o re   b a lan c e d   a n d   a d a p ti v e   so lu ti o n   f o d iv e rse   d ia g n o stic  re q u irem e n ts.  Ou f in d in g sta ti stica ll y   v a li d a te  th a a lt h o u g h   c las sic a l   o p e ra to rs  re m a in   h ig h ly   e ff e c ti v e   f o sp e c if ic  b o u n d a ry   d e tec ti o n   tas k s,  m a c h in e   lea rn in g   ( M L f ra m e w o r k p ro v id e   t h e   m o st  ro b u st   p e rf o r m a n c e   f o r   c ro ss - m o d a li t y   ima g e   e n h a n c e m e n t,   b rid g i n g   th e   g a p   b e t w e e n   ra w   d a ta   a c q u isit io n   a n d   c li n ica in ter p re tatio n .   K ey w o r d s :   C las s ical  i m ag e n h an ce m e n t   C o n v o lu tio n al  n e u r al  n e t w o r k   E d g d etec tio n   I m ag e n h a n ce m e n t p ip elin e   Me d ical  i m a g en h an ce m e n t   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 :   Z a n n at u l Fer d u s h ie   Dep ar t m en t o f   E d u ca tio n al  T ec h n o lo g y   a n d   E n g in ee r i n g ,   U n iv er s it y   o f   Fro n tier   T ec h n o lo g y   Kaliak air ,   Gaz ip u r ,   B an g lad es h     E m ail:  za n n at u l0 0 0 1 @ u f tb . ac . b d       1.   I NT RO D UCT I O   Me d ical  i m a g i n g   is   in d is p e n s ab le  f o r   m o d er n   h ea lt h ca r e,   p r o v id in g   cr itical   in s i g h ts   t h r o u g h   m o d ali ties   li k X - r a y s ,   co m p u ted   to m o g r ap h y   ( C T ) ,   an d   m ag n et ic  r eso n a n ce   i m ag i n g   ( MRI) .   Ho w e v er ,   r a w   i m a g es  f r eq u e n tl y   s u f f er   f r o m   lo w   co n tr ast,  n o is e,   a n d   p o o r   ed g d ef in itio n ,   w h ich   ca n   o b s cu r v ita d iag n o s t ic  d etails  [ 1 ] ,   [ 2 ] .   E n h a n ce m en tech n iq u es  g e n er all y   f all  i n to   t w o   ca teg o r ies:   f r eq u en c y   d o m ai n   m et h o d s ,   w h ich   m a n ip u late  t h i m a g e   s p ec tr u m   v ia   Fo u r ie r   tr an s f o r m s ,   an d   s p atial  d o m ain   m et h o d s ,   w h ic h   o p er ate  d ir ec tly   o n   p ix e v al u e s   th r o u g h   tr an s f o r m atio n s   li k e   h is to g r a m   eq u aliza tio n   ( HE )   an d   s h ar p en i n g   [ 2 ] .   T r a d itio n al  tech n iq u es  s u c h   as  th L ap lace   tr an s f o r m   ( L T ) ,   So b el   o p er ato r   ( SO) ,   an d   H E   ar ef f ec tiv f o r   s p ec if ic  tas k s .   L T   en h an ce s   h ig h - f r eq u e n c y   d etails,  SO  h i g h li g h t s   a n ato m ical  b o u n d ar ies ,   an d   HE   i m p r o v es  o v er all  co n tr ast.  Desp ite  th ei r   u tili t y ,   t h ese  clas s ical  m et h o d s   o f ten   lack   ad ap tab ilit y t h e y   t y p icall y   ap p l y   u n i f o r m   tr a n s f o r m atio n s   t h at  m a y   n o ac co u n f o r   th h i g h   v ar iab ilit y   i n   p atien a n ato m y   o r   th s p ec if ic  n o is e   p r o f iles   o f   d if f er en t i m a g i n g   h ar d w ar e.   A   s i g n i f ica n r e s ea r ch   g ap   ex i s ts   i n   s y s te m atica ll y   co m p ar i n g   t h ese  cla s s ica o p er ato r s   ag a in s t   d ata - d r iv en   co n v o l u tio n a n eu r al  n et w o r k s   ( C NNs)  ac r o s s   m u lti - m o d al  d atasets   li k e   m u s c u lo s k eleta r ad io g r ap h s   ( MU R A )   an d   H u m an   Me tap n eu m o v ir u s   ( HM P V)   [ 3 ] ,   [ 4 ] .   W h ile  m o s s t u d ies  f o cu s   o n   s i n g le - m o d alit y   o p tim izatio n s ,   th i s   p ap er   p r o v i d es a   cr o s s - m o d alit y   co m p ar at iv an al y s is .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                       I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l ,   Vo l.  24 ,   No .   4 A u g u s 20 26 1 331 - 1 3 4 1   1332   T h s p ec if ic  co n tr ib u t io n s   o f   th is   s tu d y   ar as:   ( i)   c o m p a r ativ f r a m e w o r k a   r ig o r o u s   s y s te m a tic   co m p ar is o n   b et w ee n   th r ee   c lass ical  o p er ato r s   ( L T ,   SO,  HE )   an d   m ac h i n lear n in g   ( ML ) - b ased   C N ar ch itect u r es  ac r o s s   m u s c u lo s k eleta an d   l u n g   C T   d atasets   [ 5 ] ( ii)  p er f o r m a n ce   b en ch m ar k in g q u a n titat iv e   v alid atio n   d e m o n s tr ati n g   th at   w h ile  SO  an d   HE   ex ce in   s p ec if ic  b o u n d ar y   d etec tio n ,   ML   f r a m e w o r k s   p r o v id s u p er io r   d etail  p r eser v atio n   ( en tr o p y )   an d   ad ap tiv e   clar it y   [ 6 ] an d   ( iii)  m o d alit y - s p ec if ic  i n s ig h t s :   i de n ti f icatio n   o f   o p ti m al  en h a n ce m e n s tr ateg ie s   b ased   o n   d iag n o s tic  r eq u ir e m e n t s ,   b r id g in g   t h g ap   b et w ee n   co m p u tatio n al  s p ee d   an d   clin i ca l r o b u s tn es s .   T h r em ain d er   o f   th i s   p ap er   i s   s tr u ct u r ed   as:  s ec tio n   2   r ev ie w s   r elate d   w o r k s ec tio n   3   d etails  th e   m et h o d o lo g ies;   s ec tio n   4   ex p er i m en tal  s etu p ,   r esu lt s ,   an d   d is cu s s io n an d   s ec tio n   5   d is cu s s es  f i n d in g s   an d   co n clu d es t h s t u d y .       2.   L I T E R AT U RE   R E VI E W     As  ev id e n ce d   in   T ab le  1   [ 7 ] - [ 1 4 ] ,   w h ile  r ec en ad v a n ce m en ts   li k d if f u s io n   m o d els   [ 1 3 ]   an d   t r an s f o r m er s   [ 1 4 ]   o f f er   h ig h   p ea k   s i g n al - to - n o i s r atio   ( P SNR )   v al u es,  t h e y   o f te n   co m at  th co s o f   h i g h   co m p u tatio n al  o v er h ea d .   C o n v er s el y ,   tr ad itio n al  m et h o d s   [ 7 ] ,   [ 1 0 ]   a r co m p u tatio n all y   e f f i cien b u lack   t h e   ad ap tab ilit y   r eq u ir ed   f o r   co m p lex   m o d ali ties   li k MU R A .   Ou r   p r o p o s ed   ap p r o ac h   b r id g es  th is   g ap   b y   in te g r atin g   f o u n d atio n a s p ati al  o p er ato r s   w ith   C NN - b ase d   f r am e w o r k ,   ac h ie v in g   b alan ce   b et w ee n   h i g h - in te n s it y   ed g d etec tio n   a n d   in f o r m atio n   p r eser v atio n   ( e n tr o p y ) ,   a s   d etailed   in   th f o llo w i n g   s ec tio n s .       T ab le  1 .   C o m p ar ativ s u m m ar y   o f   ex is ti n g   liter at u r an d   p r o p o s ed   w o r k   S t u d y   M e t h o d ( s)   D a t a se t   /   m o d a l i t y   A d v a n t a g e s   L i mi t a t i o n s   Li - p i n g   a n d   L i a n - q i n g   [ 7 ]   L o c a l l y   r e d i st r i b u t e d   h i s t o g r a ms   ( L H R )   G e n e r a l   me d i c a l   B e t t e r   g r a y - l e v e l   b a l a n c e ;   n o i se   su p p r e ssi o n   C l a r i t y   i mp r o v e me n t   is   n o t   si g n i f i c a n t   N a g e sh a   a n d   K u mar   [ 8 ]   H o mo g e n e ity   +   HE   M a mm o g r a ms   U t i l i z e s   b o t h   g l o b a l   a n d   l o c a l   i mag e   i n f o r mat i o n ;   i mp r o v e s   l o c a l   c o n t r a s t   a n d   p r e se r v e s   i mp o r t a n t   d e t a i l s.   C o mp u t a t i o n a l l y   mo r e   c o mp l e x   t h a n   g l o b a l   HE   P.   Y a n   [ 9 ]   L o c a l   a d a p t i v e   h i s t o g r a m   e q u a l i z a t i o n   ( L A H E )   +   w a v e l e t   t r a n sf o r ms   L u n g   CT   A d d r e sse s   a r t i f a c t   n o i se   a n d   w i d e   d y n a m i c   r a n g e   R e q u i r e s   c o mp l e x   i mag e   se g me n t a t i o n   st e p s   Wu   et   al .   [ 1 0 ]   L a p l a c e   +   g r a d i e n t   +   HE   D i g i t a l   X - r a y   C l e a r e r   d e t a i l   t h a n   t r a d i t i o n a l   si n g l e - me t h o d s   S u sce p t i b l e   to   o v e r - sh a r p e n i n g   a r t i f a c t s   Z h a n g   et   a l .   [ 1 1 ]   M u l t i - sca l e   f u s i o n   n e t w o r k   M R I   1 5 %   i mp r o v e me n t   in   l e si o n   d e t e c t i o n   M o d a l i t y   sp e c i f i c ;   l e ss   t e st e d   on   X - r a y / M U R A   L a o u sy   et   al .   [ 1 2 ]   C N N   +   e d g e   d e t e c t i o n   L u n g   CT   H i g h   se g me n t a t i o n   a c c u r a c y   ( d i c e :   0 . 9 2 ) .   H i g h   c o m p u t a t i o n a l   c o s t   f o r   t r a i n i n g   Ho   et   al .   [ 1 3 ]   D i f f u si o n   mo d e l   ( U n i M I E)   CT   a n d   M R I   S t a t e - of - t h e - a r t   P S N R   ( 3 4 . 5   d B )   S l o w   i n f e r e n c e   sp e e d   c o mp a r e d   to   C N N s   W a n g   a n d   S a mo n t e   [ 1 4 ]   T r a n sf o r me r s   ( mu l t i - sca l e )   L o w - d o s e   CT   2 0 %   n o i se   r e d u c t i o n ;   f i n e   d e t a i l   p r e se r v a t i o n   R e q u i r e s   l a r g e - sca l e   d a t a se t s   f o r   a t t e n t i o n   t u n i n g   P r o p o se d   w o r k   C N N   +   LT   +   SO   +   HE   M U R A   a n d   H M P V   B a l a n c e d   e n t r o p y   ( 6 . 0 3 )   a n d   e d g e   i n t e n s i t y   ( 3 5 8 2 )   R e q u i r e s   g r a p h i c s   p r o c e ssi n g   u n i t   ( G P U )   f o r   o p t i m a l   ML   p e r f o r man c e       3.   M E T H O DO L O G     I n   th i s   s ec tio n ,   i m a g en h a n ce m en f r a m e w o r k   is   d esi g n ed   as  m o d u lar ,   s eq u en t ial  p ip elin to   ad d r ess   th li m itatio n s   o f   r aw   m ed ical  i m ag in g   d ata,   s u ch   as  lo w   co n tr ast  an d   n o is e.   T h ar ch itectu r e,   illu s tr ated   in   F ig u r 1 ,   in te g r ates  clas s ical  s p atial  d o m a i n   p r o ce s s in g   w it h   ad v an ce d   ML   r ef in e m e n t.   T h e   F ig u r 1   f o llo w s   s eq u e n t ial  w o r k f lo w ,   b eg i n n i n g   w it h   n o r m aliza tio n   an d   r esizi n g   to   s ta n d ar d ize  th in p u t   g r a y s ca le  i m a g es.  T h co r m et h o d   in te g r ates   HE   f o r   g lo b al  co n tr ast  s tr etch in g   f o llo wed   b y   C NN - b ased   r ef in e m e n b lo ck   th at  u tili ze s   p er ce p tu al  an d   SS I lo s s   f u n ctio n s   to   e n s u r h i g h - f id e lit y   r ec o n s tr u ctio n .   P ar allel  ev alu atio n   p ath s   f o r   L ap lace ,   So b el ,   an d   Un s h ar p   m as k i n g   allo w   f o r   co m p r eh e n s iv ab latio n   s tu d ie s   an d   co m p ar ativ e   an al y s is .   T h f i n al  o u tp u d eli v er s   r o b u s en h a n ce m en t   ch ar ac ter ized   b y   i m p r o v ed   ed g clar it y ,   o p ti m ized   co n tr ast,  a n d   s ig n if ica n n o is r ed u ctio n .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l         C o mp a r a tive  ev a lu a tio n   o f c la s s ica l a n d   ma ch in le a r n in g   m eth o d s   fo r   med ica …  ( Md .   Meh ed i H a s an )   1333       Fig u r 1 .   Sch e m atic  ar ch itec tu r o f   th p r o p o s ed   h y b r id   m ed ical  i m a g en h a n ce m e n t       3 . 1 .     Dis cr et LT   f o edg en ha nce m ent   T h L ap lacia n   o p er ato r   is   a   s ec o n d - o r d er   d if f er en tial  f ilter   co m m o n l y   u s ed   i n   i m a g p r o ce s s i n g   to   h ig h li g h r eg io n s   o f   r ap id   in te n s it y   c h an g e,   t h er eb y   s h ar p en in g   ed g es  a n d   f in d etail s   [ 1 4 ] ,   [ 1 5 ] .   I n   m ed ical   i m a g in g ,   it i s   p ar ticu lar l y   u s e f u l f o r   e m p h asiz in g   an a to m ical   b o u n d ar ies in   m o d ali ties   s u c h   as C T   an d   X - r a y .   T h 2 L ap lacia n   o p er ato r   is   d ef in ed   as [ 1 6 ] .     2 ( , ) =   2 ( , ) 2 + 2 ( , ) 2   ( 1 )     w h er ( , )   i s   t h p ix el  i n ten s it y   at  co - o r d in ates  ( , ) .   T h L ap lacia n   o p er ato r   ( 1 ) ,   a   s ec o n d - o r d er   d if f er en tia o p er ato r   w id el y   u s ed   in   i m a g p r o ce s s in g   f o r   ed g e   d etec tio n   an d   f ea t u r en h a n ce m en t   [ 1 7 ] .     3 . 1 . 1 .   L a pla cia t e m pla t es   T h L ap lacia n   te m p lates  ca n   b r ep r esen ted   as  co n v o l u tio n   k er n els  ( f ilter s )   ap p lied   to   th i m ag e .   T h ese  te m p lates d ef in h o w   n eig h b o u r i n g   p ix el  v al u es c o n tr ib u te  to   th ca lc u latio n   o f   th L ap lacia n .     B asic L ap lacia n   k er n e l [ 1 8 ] - [ 2 0 ] :     ( 0 1 0 1 4 1 0 1 0 )         Mo d if ied   k er n el  w i th   d ia g o n al s   [ 2 0 ] :     ( 1 1 1 1 8 1 1 1 1 )         Oth er   v ar iatio n s   ( e. g . ,   r o tatio n   o r   f lip p ed   v er s io n s )   [ 2 1 ] ,   [ 2 2 ] :     ( 0 1 0 1   4 1 0 1 0 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                       I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l ,   Vo l.  24 ,   No .   4 A u g u s 20 26 1 331 - 1 3 4 1   1334   ( 1 1 1 1   8 1 1 1 1 )       T h ese  te m p lates  d i f f er   s li g h tl y   i n   h o w   t h e y   w ei g h t   d iag o n al  co n tr ib u tio n s   o r   ce n tr p i x el  in te n s i t y ,   b u all   ef f ec tiv e l y   p er f o r m   th L ap lac ian   o p er atio n .     3 . 2 .     G ra dient - ba s ed  edg det ec t i o SO   I n   t h is   s ec tio n   w i n tr o d u ce   th SO   m et h o d   f o r   ed g d etec tio n .   T h SO   co n s i s ts   o f   t w o   3 ×3   co n v o lu tio n   k er n el s   o n f o r   d etec tin g   tr an s v er s ( v er tical)   ed g es  an d   o n f o r   lo n g it u d i n al  ( h o r izo n tal)   ed g es .   T h ese  k er n els  ar co n v o lv ed   w it h   t h i m a g to   co m p u te  g r ad ien ap p r o x i m atio n s   in   t h x -   a n d   y - d ir ec tio n s .   L et    r ep r esen t t h o r ig i n al  g r a y s ca le  i m a g e.   T h g r ad ien t r es p o n s es a r co m p u ted   as [ 1 8 ] :     ( ) =   ( 1 0 + 1 2 0 + 2 1 0 + 1 )   ×   ( ) =   (   + 1 + 2 + 1   0   0   0 1 2 + 1 )   ×     T h g r ad ien m a g n itu d =   2 + 2   …  is   u s ed   to   p r o d u ce   th f i n al  e d g e - e n h a n ce d   i m ag e,   w h ic h   i s   cr itical  f o r   id en ti f y in g   s tr u ct u r al  f ea t u r es in   MU R A   a n d   C T   d atasets   [ 1 9 ] - [ 2 3 ] .       3 . 3 .     HE   f o co ntr a s t   enha nc e m e nt   T o   a d d r ess   lo w   co n tr ast,  HE   r ed is tr ib u tes  p i x el  i n ten s itie s   to   ac h iev n ea r - u n i f o r m   p r o b ab ilit y   d is tr ib u t io n .   Fo r   an   8 - b it  i m a g w ith   = 256   in ten s it y   le v els,  th m ap p in g   f u n ct io n   ( )   is   d er iv ed   f r o m   th cu m u lati v d is tr ib u tio n   f u n ctio n   ( C DF)   [ 2 4 ] ,   [ 2 5 ] :     =   ( ) =   ( 1 )   = 0 ( )   ( 2 )     w h er ( )   is   th p r o b ab ilit y   o f   i n ten s i t y   le v el  .   T h is   en s u r e s   th at  th d y n a m ic  r a n g o f   t h i m ag e   is   f u ll y   u tili ze d ,   m a k i n g   s u b tle  p ath o l o g ical  d etails  m o r v is ib le  [ 2 6 ] .     3 . 4 .   ML   m o del f o m edica l i m a g enha nce m ent   T h e   lim ita tio n s   o f   class ical  i m ag p r o ce s s i n g   tec h n iq u es  i n   ad ap tin g   to   d iv er s m ed ica i m ag i n g   m o d ali ties   a n d   p atien t - s p ec i f i v ar iatio n s   n ec e s s ita te  ad v a n ce d ,   d ata - d r iv e n   ap p r o ac h es.  ML ,   p ar ticu lar l y   C NNs,  o f f er s   p o w er f u s o lu tio n   b y   lear n in g   o p ti m al   en h an ce m e n p ar a m eter s   f r o m   lar g d ata s ets,   co m p le m e n ti n g   th e   ed g a n d   co n tr ast  i m p r o v e m en t s   ac h iev ed   b y   LT SO ,   a n d   HE .   T h is   s ec tio n   d etail s   t h e   in te g r atio n   o f   C NN  i n to   th f r a m e w o r k ,   tailo r ed   to   en h an c MU R A   s k e letal  an d   th ca n ce r   im a g i n g   ar ch iv e   ( T C I A )   lu n g   i m ag e s ,   w it h   f o cu s   o n   i m p r o v i n g   d ia g n o s tic  p r ec is io n   [ 2 7 ] ,   [ 2 8 ] .     3 . 4 . 1 .   C NN - ba s ed  i m a g enh a nce m e nt   A   C NN  w a s   e m p lo y ed   to   en h an ce   C T   s ca n   i m a g es   b y   lear n in g   n o n - li n ea r   m ap p in g   :     b et w ee n   th i n p u t lo w - q u a lit y   i m a g    an d   th e n h a n ce d   o u tp u    .   T h n et w o r k   co n s is t s   o f   t h r ee   s tag es:      F eat u r ex tr ac tio n   u s i n g   co n v o lu tio n     , = , ,   + , + , , ,     ( 3 )       N on - l in ea r   tr an s f o r m atio n   w i t h   r ec tif ied   li n ea r   u n it   ( R e L U )   ( ) = ma x ( 0 , ) ,   an d       R ec o n s tr u ctio n   v ia  f i n al  co n v o lu tio n al  la y er s .     I n   th ab s en ce   o f   p air ed   g r o u n d   tr u th   i m a g es,  e n h an ce m e n t q u alit y   w a s   g u id ed   b y   p er ce p tu al  m etr ic s   ( e. g . ,   s tr u ct u r al  s i m ilar it y   in d ex   m ea s u r e   ( SS I M )   an d   n atu r al  i m a g q u al it y   e v al u at o r   ( NI QE ) )   as  th e   o p tim izatio n   o b j ec tiv e.   T h en h a n ce m en p r o ce s s   f o llo w s n o r m alize    ,   ex tr ac f ea t u r es ,   ap p ly   m u ltip l e   co n v o lu tio n R e L la y er s ,   r e co n s tr u ct   ,   an d   p o s t - p r o ce s s   to   m a in ta in   v alid   in ten s it y   r an g e s   w h ich   i s   illu s tr ated   in   Fig u r 2 T h is   a p p r o ac h   im p r o v es  s h ar p n e s s ,   co n tr ast,  an d   ed g d etail  w h il r ed u cin g   n o is in   m ed ic al  i m ag er y   [ 2 9 ] ,   [ 3 0 ] .   T h Fig u r 3   s h o w s   n et w o r k   e m p lo y s   3 ×3   co n v o l u tio n a k er n el s   th r o u g h o u t h ar ch i t ec tu r to   ef f ec tiv e l y   ca p t u r lo ca s p ati al   f ea t u r es  w h ile  p r eser v in g   r eso lu tio n .   R e L ac ti v atio n   f u n ctio n s   ar ap p lied   af ter   ea ch   co n v o lu tio n   la y er   to   in tr o d u ce   n o n - li n ea r it y   an d   e n h a n ce   f ea tu r lear n in g   ca p ab ilit y .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l         C o mp a r a tive  ev a lu a tio n   o f c la s s ica l a n d   ma ch in le a r n in g   m eth o d s   fo r   med ica …  ( Md .   Meh ed i H a s an )   1335       Fig u r 2 .   B lo ck   d iag r a m   o f   t h p r o p o s ed   C NN - b ase d   C T   i m ag en h an ce m e n t a p p r o ac h           Fig u r 3 .   C NN  ar ch itect u r f o r   i m ag e n h a n ce m e n t       4.   E x peri m e nta s et up ,   re s ult s ,   a nd   dis cu s s io n   4 . 1 .     H a rdwa re   a nd   s o f t w a re   env iro n m e nt   C las s ical  i m a g p r o ce s s i n g   was  i m p le m e n ted   i n   M A T L A B   R 2 0 2 3 b ,   w h ile   th e   d ee p   lear n in g   ( D L )   f r a m e w o r k   w as  d ev elo p ed   u s i n g   P y T o r ch   2 . 1 .   E x p er i m en ts   w er ex ec u ted   o n   h ig h - p er f o r m a n ce   w o r k s tatio n   eq u ip p ed   w it h   a n   I n tel  C o r i9 - 1 3 9 0 0 C P U,   an   NVI DI A   R T 4 0 9 0   GP ( 2 4   GB   VR A M) ,   a n d   1 2 8   GB   o f   DDR5   R A M,   r u n n i n g   o n   Ub u n tu   2 2 . 0 4   L T S.     4 . 1 . 1 .   I m ple m ent a t io d et a il s   C las s ical  m et h o d s L T   u s ed   3 ×3   k er n el  [ −1 ,   −1 ,   −1 −1 ,   8 ,   −1 −1 ,   −1 ,   −1 ] .   E d g d etec tio n   u t ilized   s tan d ar d   SO ,   an d   co n tr ast  en h an ce m e n w a s   p er f o r m ed   v ia  a d ap tiv HE   ( clip   lim it:  2 . 0 ) .   C NN  a r ch itec tu r e:  a   r esid u al  en co d er - d ec o d er - C N N   ( R E D - C NN)   ar ch itect u r w as  e m p lo y ed ,   co n s is t in g   o f   f i v co n v o lu tio n al  an d   f i v d ec o n v o l u tio n al  la y er s   with   3 ×3   k er n els  a n d   c h an n el  d ep th s   r an g i n g   f r o m   6 4   to   1 2 8 .   R esid u al  s h o r tcu t s   w er i n teg r ated   to   f ac ilit ate  g r ad ien f lo w .   T r ain in g   p r o to co l:  t h m o d el  w as  o p ti m ize d   u s i n g   t h A d a m   o p tim izer   ( lear n i n g   r at e:   1 × 10 4 )   f o r   1 8 0   ep o ch s .   Data   w as  s p lit  i n to   tr ain i n g / v ali d atio n / test i n g   s et s   ( MU R A 8 0 /1 0 /1 0 ;   T C I A 7 0 /1 5 /1 5 )   [ 1 6 ] .   B atch   s ize  an d   ep o ch s :   a   b atch   s ize  o f   1 6   w as  u s ed   o v er   1 0 0   ep o ch s   to   b alan ce   co n v er g e n ce   s p ee d   an d   m e m o r y   ef f ici en c y .   L o s s   f u n ctio n Si n ce   p ai r ed   g r o u n d   tr u t h   i m a g es  w er u n a v ailab le,   co m p o s ite  lo s s   f u n ct io n   w as  u til i ze d :      = 1  + 2 ( 1  + 3     ( 4 )     4 . 2 .    E v a lua t i o m et rics a nd   s t a t is t ica l a na ly s is   Six   q u an t itati v m etr ics  wer e m p lo y ed   to   ev al u ate  en h a n ce m en p er f o r m a n ce s h ar p n e s s ,   in f o r m atio n   en tr o p y r o o m ea n   s q u ar ( R MS)   co n tr ast,  m ea n   g r ad ien t,  m ea n   b r ig h tn e s s ,   a n d   ed g i n te n s it y Du to   t h u n p air ed   n at u r o f   th m ed ical  d ataset s ,   e m p h asi s   w as  p lace d   o n   t h r el ativ i m p r o v e m en t   b et w ee n   r a w   an d   p r o ce s s ed   s tates.  Stati s tical  s i g n i f ican ce   w as  v al id ated   u s i n g   t h n o n - p ar a m etr ic  p air ed   W ilco x o n   s ig n ed - r an k   test   ( = 0 . 05 )   ac r o s s   1 0 0   r an d o m l y   s e lect ed   s am p le s   p er   d ataset  to   e n s u r th r o b u s tn es s   o f   t h r ep o r ted   m et r ic  g ain s   [ 1 7 ] .     4 . 3 .    Q ua ntit a t iv perf o r m a n ce   co m pa riso n   Fig u r es  4   to   1 4   p r esen t   v is u al   co m p ar is o n s   ( b ef o r e/af ter )   f o r   in d iv id u al  a n d   co m b i n ed   m eth o d s   o r ep r esen tativ l u n g   C T   ( HM PV - r elate d   p atter n s )   an d   MU R A   s k eleta i m a g es.   LT   ( Fig u r e   4 ) :   e n h an ce s   h i g h - f r eq u en c y   ed g e s   b u p r o d u ce s   h i g h - p as s   f i lter ed   ap p ea r a n ce   ( b lack   b ac k g r o u n d ,   w h ite  ed g e s ) .   Mu ltip licat io n / u n s h ar p   m a s k i n g   ( Fi g u r 5 ) s h ar p en s   s tr u ct u r al  o u t lin e s u s ef u f o r   v ir u s   m e m b r an e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                       I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l ,   Vo l.  24 ,   No .   4 A u g u s 20 26 1 331 - 1 3 4 1   1336   b o u n d ar ies  o r   b o n tr ab ec u lae.   SO   ( Fig u r 6 ) p r o d u ce s   co h er en g r ad ien m ap s ,   i m p r o v in g   b o u n d ar y   d ef in i tio n   w it h   n o is s u p p r es s io n .   Un s h ar p   m ea n - f ilter ed   ( Fig u r 7 ) u n s h ar p   m ea n   f ilt er in g   s h ar p en s   th e   i m a g b y   s u b tr ac ti n g   b lu r r ed   v er s io n   ( o b tain ed   u s in g   a   5 ×5   av er ag f ilter )   f r o m   t h o r ig in al   i m ag to   en h a n ce   ed g d etail s .   T h en h an ce d   ed g es  ar th e n   ad d ed   b ac k   to   i m p r o v co n tr a s an d   o v er all  v is u al  clar it y .   HE   ( Fig u r 8 ) d r a m atica ll y   i m p r o v es  g lo b al  co n tr a s t;  f i n v asc u lar /le s io n   d etail s   b ec o m e   m o r v is ib le.   Fig u r 9   s h o w s   th ef f ec ts   o f   v ar io u s   i m ag e n h a n ce m en tech n iq u es  o n   lo w - q u ali t y   C T   s ca n .   E ac h   m et h o d   L ap lace   f ilter i n g ,   m u ltip lica ti o n ,   So b el   ed g d etec tio n ,   s h ar p en in g ,   an d   HE   en h a n ce s   ed g es,  co n tr a s t,  o r   s tr u ct u r al  d etails  to   i m p r o v v is u al  clar it y   a n d   d iag n o s tic  q u ali t y .   Fig u r es  1 0   an d   1 1   illu s tr ate  t h e   tr an s f o r m atio n   o f   b o n i m a g es  f r o m   t h MU R A   d atas e f o llo w i n g   th ap p licatio n   o f   th in te g r ated   en h a n ce m en p ip elin e,   w i th   d etailed   an al y s is   to   f o llo w .   C NN - b ased   i m a g en h a n ce m en ( Fig u r 1 2   to   1 4 ) :   s eq u en tial  ap p licatio n   ( L ap la ce     So b el     u n s h ar p   →  h is to g r a m     C NN)   w h er e   C NN - b a s ed   y ield s   b alan ce d   en h a n ce m en t s h ar p er   ed g es,  b etter   co n tr ast,  r ed u ce d   ar tif ac ts .   I n   th is   s ec tio n   w i n tr o d u ce   th p r o p o s ed   ML   C NN - b ased   i m a g en h an ce m e n m et h o d .                   Fig u r 4 .   C o m p ar is o n   o f   o r i g i n al  an d   LT   C T   s ca n   i m a g e   F ig u r 5 .   C o m p ar is o n   o f   o r i g i n al  an d   L E   C T   s ca n   o f   HM P v ir u s                       Fig u r 6 .   C o m p ar is o n   o f   t h o r ig in a l i m a g w it h   t h So b el   g r ad ien t ( w ith   ad d ed   i m ag e)   tr an s f o r m ed   i m ag e   Fig u r 7 .   C o m p ar is o n   o f   o r i g i n al  an d   U n s h ar p   m ea n - f ilter ed   C T   s ca n   i m a g e           Fig u r 8 .   Fin al  C T   s ca n   i m a g e   af ter   ad ap tiv HE           Fig u r 9 .   P r o ce s s ed   lo w - q u alit y   C T   s ca n   u s i n g   v ar io u s   i m a g en h a n ce m en t te c h n iq u e s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l         C o mp a r a tive  ev a lu a tio n   o f c la s s ica l a n d   ma ch in le a r n in g   m eth o d s   fo r   med ica …  ( Md .   Meh ed i H a s an )   1337       Fig u r 1 0 .   ( On   th r ig h t)   p r o ce s s ed   i m a g o f   t h s k eleto n   o f   th r ig h t lo w er   li m b           Fig u r 1 1 .   ( On   th lef t)   p r o ce s s ed   i m a g o f   th s k e leto n   o f   t h r ig h u p p er   li m b               Fig u r 1 2 .   E x p er im e n tal  r es u lt s   o f   th p r o p o s ed   C NN - b ased   en h a n ce m e n t o n   l u n g   C T   s ca n   Fig u r 1 3 .   Or ig in al  a n d   C NN - en h a n ce d   r ig h t lo w er   u p p er   li m b   s k ele tal  r ad io g r ap h   f r o m   MU R A   d ataset           Fig u r 1 4 .   Or ig in al  a n d   C NN - en h a n ce d   r ig h t u p p er   li m b   s k e letal  r ad io g r ap h   f r o m   MU R A   d ataset       4 . 4 .     Q ua ntit a t iv r esu lt s   T ab les  2   to   4   co m p ar b ef o r e/af ter   m etr ics  f o r   th r ee   r ep r esen tati v i m ag e s   ( o n lu n g   C T ,   tw o   MU R A   s k eleta l   v ie w s ) .   I m p r o v e m e n ts   ar h ig h li g h ted   in   b o ld   w h er   >   10%   o r   s tatis tical l y   s i g n i f ica n t   (   <   0 . 05 ,   W ilco x o n   s ig n ed - r an k   tes t) .   T a b le  2   s h o w s   th a HE   an d   C NN - ba s ed   m et h o d s   s h o w ed   th m o s t   co n s is ten s i g n i f ican i m p r o v e m en ts   ac r o s s   s h ar p n e s s ,   g r ad ien t,  an d   ed g in ten s it y   (   0 . 0 1   in   m o s ca s es).   So b el   ex ce lled   in   ed g m etr ics  b u r ed u ce d   en tr o p y /b r i g h tn e s s .   L ap lace   o f ten   a m p li f ied   n o is ( n eg ati v en tr o p y   ch a n g e,     0 . 0 5 ) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                       I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l ,   Vo l.  24 ,   No .   4 A u g u s 20 26 1 331 - 1 3 4 1   1338   T ab les  3   an d   4   d em o n s tr at th at  HE   an d   So b el  ar h ig h l y   ef f ec ti v f o r   co n tr ast  an d   ed g e   en h a n ce m en in   s k eleta r ad io g r ap h s ,   w h i le  th C NN - b a s ed   ap p r o ac h   d eliv er s   th m o s b alan ce d   an d   s tatis t icall y   s i g n if ica n t i m p r o v e m en ts   ac r o s s   m u ltip le  q u a lit y   m etr ics.       T ab le  2 .   L u n g   C T   i m a g ( HM P V - r elate d )   M e t h o d   S h a r p n e ss (Δ )   En t r o p y   ( Δ)   R M S   c o n t r a s t   ( Δ)   M e a n   g r a d i e n t   ( Δ)   B r i g h t n e ss  ( Δ)   Ed g e   i n t e n si t y   ( Δ)   W i l c o x o n   p - v a l u e   L a p l a c e   5 9 8 . 5 8     6 5 8 . 9 3   ( + 1 0 %)   5 . 8 3     3 . 3 9   0 . 3 5 2 2     0 . 0 6 3   0 . 1 9 0 3     0 . 1 0 6 4   0 . 6 2 9 8     0 . 0 2 2 5   2 5 7 4 3     5 7 2 1     <   0 . 0 1   M u l t i p l i e d   5 9 8 . 5 8     7 2 2 . 3 9   ( + 2 1 %)   5 . 8 3     5 . 6 9   0 . 3 5 2 2     0 . 3 7 2   ( + 6 %)   0 . 1 9 0 3     0 . 2 1 5 8   0 . 6 2 9 8     0 . 5 2 0 7   2 5 7 4 3     2 5 4 0 5     =   0 . 0 3   S o b e l   5 9 8 . 5 8     1 1 9 5 . 0 5   ( + 1 0 0 %)   5 . 8 3     4 . 3 2   0 . 3 5 2 2     0 . 1 0 9   0 . 1 9 0 3     0 . 2 1 2 3   0 . 6 2 9 8     0 . 0 4 7 6   2 5 7 4 3     3 2 1 4 0   ( + 2 5 %)     <   0 . 0 0 1   S h a r p e n e d   5 9 8 . 5 8     8 9 8 . 6 1   ( + 5 0 %)   5 . 8 3     5 . 8 6   0 . 3 5 2 2     0 . 3 5 9   0 . 1 9 0 3     0. 2 4 5   0 . 6 2 9 8     0 . 6 3 0 3   2 5 7 4 3     3 1 4 2 9     <   0 . 0 1   H i st o g r a m   5 9 8 . 5 8     1 7 7 4 . 9   ( + 1 9 6 %)   5 . 8 3     5 . 5 8   0 . 3 5 2 2     0 . 3 3 4   0 . 1 9 0 3     0 . 2 9 7 9   ( + 5 7 %)   0 . 6 2 9 8     0 . 4 4 7   2 5 7 4 3     5 5 2 5 8   ( + 1 1 5 %)     <   0 . 0 0 1   M L   ( C N N - b a se d )   5 9 8 . 5 8     1 3 7 5 . 6 6   ( + 1 3 0 %)   5 . 8 3     6 . 0 4   ( + 3 . 6 %)   0 . 3 5 2 2     0 . 3 7 7   0 . 1 903     0 . 3 6 5 6   ( + 9 2 %)   0 . 6 2 9 8     0 . 6 1 9 3   2 5 7 4 3     4 1 0 6 4   ( + 6 0 %)     <   0 . 0 0 1       T ab le  3 .   R ig h lo w er   li m b   s k el etal  i m a g ( MU R A )   M e t h o d   S h a r p n e ss (Δ )   En t r o p y   ( Δ)   R M S   c o n t r a st   ( Δ)   M e a n   g r a d i e n t   ( Δ)   B r i g h t n e ss (Δ )   Ed g e   i n t e n si t y   ( Δ)   W i l c o x o n   p - v a l u e   L a p l a c e   2 1 1 . 5     6 2 6 . 7 8   ( + 1 9 6 %)   5 . 1 9     2 . 4 2   0 . 0 8 9 6     0 . 6 6 1   ( + 6 3 7 %)   0 . 0 5 8 1     0 . 0 4 7 6   0 . 1 9 3 4     0 . 0 1 4 6   2 4 1 9     2 9 4 1   ( + 2 2 %)     <   0 . 0 1   M u l t i p l i e d   2 1 1 . 5     2 3 1 . 7 8   ( + 1 0 %)   5 . 1 9     4 . 1 2   0 . 0 8 9 6     0 . 0 6 7   0 . 0 5 8 1     0 . 0 3 8 1   0 . 1 9 3 4     0 . 0 4 5 4   2 4 1 9     1 4 4 7     =   0 . 1 2   S o b e l   2 1 1 . 5     1 1 7 8 . 3 5   ( + 4 5 7 %)   5 . 1 9     2 . 7 1   0 . 0 8 9 6     0 . 0 6 7 1   0 . 0 5 8 1     0 . 0 5 9 7   0 . 1 9 3 4     0 . 0 1 6 1   2 4 1 9     3 5 8 2   ( + 4 8 %)     <   0 . 0 0 1   S h a r p e n e d   2 1 1 . 5     4 3 3 . 0 9   ( + 1 0 5 %)   5 . 1 9     5 . 6 4   ( + 9 %)   0 . 0 8 9 6     0 . 0 9 7 2   ( + 8 %)   0 . 0 5 8 1     0 . 0 7 6 1   0 . 1 9 3 4     0 . 1 9 3 5   2 4 1 9     2 7 9 0     <   0 . 0 5   H i st o g r a m   2 1 1 . 5     8 5 8 . 9   ( + 3 0 6 %)   5 . 1 9     5 . 3 8   ( + 4 %)   0 . 0 8 9 6     0 . 0 9 6 4   ( + 8 %)   0 . 0 5 8 1     0 . 0 7 6 1   0 . 1 9 3 4     0 . 2 2 0   2 4 1 9     3 0 5 6   ( + 2 6 %)     <   0 . 0 0 1   M L   ( C N N - b a se d )   2 1 1 . 5     2 6 3 . 5 1   ( + 2 5 %)   5 . 1 9     6 . 0 2   ( + 1 6 %)   0 . 0 8 9 6     0 . 1 0 8 4   ( + 2 1 %)   0 . 0 5 8 1     0 . 0 9 4 2   ( + 6 2 %)   0 . 1 9 3 4     0 . 1 9 0 2   2 4 1 9     4 0 1 0   ( + 6 6 %)     <   0 . 0 0 1       T ab le  4 .   R ig h u p p er   li m b   s k el etal  i m a g ( MU R A )   M e t h o d   S h a r p n e ss (Δ )   En t r o p y   ( Δ)   R M S   c o n t r a s t   ( Δ)   M e a n   g r a d i e n t   ( Δ)   B r i g h t n e ss (Δ )   Ed g e   i n t e n si t y   ( Δ)   W i l c o x o n   p - v a l u e   L a p l a c e   5 4 7 . 3 5     3 2 2 . 7 5   ( 4 1 %)   5 . 2 9     1 . 5 4   0 . 1 5 1 1     0 . 0 5 8 7   0 . 0 7 2 5     0 . 0 4 8 4   0 . 1 4 1 9 0 . 0 1 0 6   1 8 5 2     3 4 7 9   ( + 8 8 %)   p   =   0 . 0 4   M u l t i p l i e d   5 4 7 . 3 5     6 8 2 . 8 1   ( + 2 5 %)   5 . 2 9     3 . 5 0   0 . 1 5 1 1     0 . 1 4 3 2   0 . 0 7 2 5     0 . 0 6 0 6   0 . 1 4 1 9 0 . 0 4 5 1   1 8 5 2     1 8 1 7   p   =   0 . 1 8   S o b e l   5 4 7 . 3 5     1 1 9 9 . 2 6   ( + 1 1 9 %)   5 . 2 9     2 . 0 6   0 . 1 5 1 1     0 . 0 9 1 0   0 . 0 7 2 5     0 . 0 9 3 8   ( + 2 9 %)   0 . 1 4 1 9 0 . 0 1 8 1   1 8 5 2     3 6 2 8   ( + 9 6 %)   p   <   0 . 0 0 1   S h a r p e n e d   5 4 7 . 3 5     9 6 9 . 3 6   ( + 7 7 %)   5 . 2 9     5 . 6 6   ( + 7 %)   0 . 1 5 1 1     0 . 1 5 5 6   ( + 3 %)   0 . 0 7 2 5     0 . 0 8 6 8   0 . 1 4 1 9 0 . 1 4 7 7   1 8 5 2     2 0 3 0   p   <   0 . 0 1   H i st o g r a m   5 4 7 . 3 5     7 2 4 . 7 9   ( + 3 2 %)   5 . 2 9     5 . 2 3   ( 1 %)   0 . 1 5 1 1     0 . 2 9 1 8   ( + 9 3 %)   0 . 0 7 2 5     0 . 1 4 6 0   ( + 1 0 1 %)   0 . 1 4 1 9 0 . 5 1 6 6   ( + 2 6 4 %)   1 8 5 2     7 5 6 7   ( + 3 0 9 %)   p   <   0 . 0 0 1   M L   ( C N N - b a se d )   5 4 7 . 3 5     6 7 6 . 1 7   ( + 2 3 %)   5 . 2 9     5 . 7 0   ( + 8 %)   0 . 1 5 1 1     0 . 1 5 6 9   ( + 4 %)   0 . 0 7 2 5     0 . 1 5 6 8   ( + 1 1 6 %)   0 . 1 4 1 9 0 . 1 4 5 4   1 8 5 2     2 5 9 8   ( + 4 0 %)   p   <   0 . 0 0 1     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l         C o mp a r a tive  ev a lu a tio n   o f c la s s ica l a n d   ma ch in le a r n in g   m eth o d s   fo r   med ica …  ( Md .   Meh ed i H a s an )   1339   4 . 5 .     Dis cus s io ns   T h co m p ar ati v e v alu a tio n   o f   t h s ix   en h a n ce m e n tech n iq u es  ac r o s s   HM P C T   s ca n s   an d   MU R s k eleta r ad io g r ap h s   r ev ea ls   t h at  w h ile  cla s s ical   o p er ato r s   p r o v id s ig n if ican tar g e ted   i m p r o v e m en t s ,   th C NN - b ased   m o d el  o f f er s   th m o s r o b u s clin ical  b alan ce .   T h f o llo w in g   T ab le   5   s y n t h e s izes  th q u a n titati v e   p er f o r m a n ce ,   th s tatis tical  v alid it y   o f   t h i m p r o v e m en ts ,   an d   th p r ac tical  clin ic al  i m p l icatio n s   f o r   ea ch   m et h o d   an d   T ab le  6   p r esen ts   s y s te m a tic  b en c h m ar k i n g   o f   m etr ics  li k m ea n   s q u ar ed   er r o r   ( MSE ) ,   P SNR ,   an d   b lin d /r ef er en ce less   i m a g e   s p atial  q u alit y   e v al u ato r   ( B R I S QUE ) .   T h ese  r esu lt s   d e m o n s tr ate  th a w h i le  class ical  m e th o d s   ex ce in   s p e cif ic  f il ter in g   tas k s ,   th C NN - b ased   ap p r o ac h   p r o v id es  m o r b alan ce d   p r o f ile  ac r o s s   p er ce p tu al  an d   n o is e - r e d u ctio n   m etr ics.       T ab le  5 .   C o m p ar ativ a n al y s i s   o f   en h a n ce m e n m e th o d s   an d   clin ical  u tili t y   M e t h o d   K e y   me t r i c   g a i n   S t a t i st i c a l   S i g .   ( W i l c o x o n )   C l i n i c a l / p r a c t i c a l   i m p l i c a t i o n s   LT   S h a r p n e ss:   + 1 0 %   to   + 1 9 6 %     <   0 . 0 5 $   B e st   f o r   h i g h - f r e q u e n c y   sh a r p e n i n g   of   f i n e   p u l mo n a r y   v e ss e l s,   but   r e q u i r e s   p r e - smo o t h i n g   to   a v o i d   n o i se   a m p l i f i c a t i o n .   SO   S h a r p n e ss:   up   to   + 4 5 7 %     <   0 . 0 0 1   O p t i mal   f o r   b o u n d a r y   d e l i n e a t i o n   in   mu sc u l o sk e l e t a l   i mag i n g .   Esse n t i a l   f o r   d e t e c t i n g   h a i r l i n e   f r a c t u r e s   w h e r e   e d g e   c l a r i t y   is   c r i t i c a l .   HE   Ed g e   i n t e n s i t y :   + 3 0 9 %     <   0 . 0 0 1   S u p e r i o r   f o r   g l o b a l   c o n t r a s t   s t r e t c h i n g   in   " w a sh e d - o u t "   or   l o w - d y n a mi c - r a n g e   sca n s.   I d e a l   f o r   r a p i d   i n i t i a l   d i a g n o st i c   scre e n i n g .   U n sh a r p   m a sk i n g   S h a r p n e ss:   + 1 0 5 %     <   0. 01   Ef f e c t i v e   at   r e d u c i n g   " h a z e "   in   d i g i t a l   r a d i o g r a p h s,   t h o u g h   it   may   i n t r o d u c e   a r t i f a c t s   if   t h e   sh a r p e n i n g   f a c t o r   is   n o t   t u n e d   p e r   mo d a l i t y .   M u l t i p l i e d   m e t h o d   R M S   c o n t r a st :   + 6 %     =   0 . 0 3   U se f u l   f o r   sp e c i f i c   f e a t u r e   a m p l i f i c a t i o n   ( e . g . ,   v i r u s   me mb r a n e   b o u n d a r i e s)   b u t   l a c k s   t h e   r o b u st n e ss   f o r   g e n e r a l   a n a t o mi c a l   v i s u a l i z a t i o n .   ML   ( C N N - b a se d )   En t r o p y :   + 3 . 6 %   to   + 1 6 %     <   0 . 0 0 1   P r o v i d e s   b a l a n c e d   i n f o r mat i o n   p r e se r v a t i o n .   U n l i k e   o t h e r s,   it   i n c r e a se s   d e t a i l   ( E n t r o p y )   w i t h o u t   n o i se ,   ma k i n g   it   t h e   mo st   r e l i a b l e   fo r   AI - a i d e d   d i a g n o si s.       T ab le  6 .   Qu an titati v co m p ar i s o n   o f   i m a g en h an ce m e n m e th o d s   v ia  s tan d ar d   q u alit y   m e t r ics   M e t h o d   M S E     P S N R   ( d B )     S S I M     N I Q E     B R I S Q U E     L a p l a c e   0 . 4 1 3 3   3 . 8 4   0 . 1 7 4 3   5 . 3 7   6 1 . 1   M u l t i p l i e d   i m a g e   0 . 0 7 9 3 4 3   1 1 . 0 0 4 9   0 . 5 2 3 4 1   4 . 9 3 2 9   6 0 . 0 9 1 4   S o b e l   0 . 4 2 7 3   3 . 6 9   0 . 2 2 8 5   5 . 0 1   5 8 . 3   S h a r p e n e d   0 . 0 6 6 8   1 1 . 7 5   0 . 4 9 2 9   4 . 3 8   5 7 . 5 3   H i st o g r a m   0 . 0 7 5 5   1 1 . 2 2   0 . 5 3 9 4   4 . 9 2   5 4 . 2 9       5.   CO NCLU SI O N   T h is   s t u d y   s y s te m atica ll y   e v al u ated   LT SO HE ,   an d   a   C N N - b ased   r e f in e m e n t a p p r o ac h   f o r   m ed ica l   i m a g en h an ce m e n o n   MU R A   an d   T C I A   lu n g   d atasets .   C l ass ical  m eth o d s   ex ce i n   tar g e ted   task s So b el   f o r   ed g d elin ea t io n ,   HE   f o r   co n tr ast  ( s tatis ticall y   s ig n i f ica n i m p r o v e m e n ts ,     0 . 0 0 1 ) .   T h C NN - b ased   p r o v id es  b alan ce d ,   ad ap tiv e n h a n ce m en s u p er io r   en tr o p y   p r eser v atio n   a n d   o v er all  m etr i u p li f t.  No   m et h o d   u n i v er s al l y   d o m i n ates  s elec t io n   d ep en d s   o n   clin ical  p r io r ity   ( ed g es  v s .   co n tr ast  v s .   r o b u s tn ess ) .   E x p er i m en tal   r esu lt s   co n f ir m   s ig n i f ica n q u alit y   g ai n s ,   f ac ilit ati n g   b etter   v is u aliza t io n   o f   HM P V - r elate d   lu n g   ab n o r m al ities   an d   m u s c u lo s k eleta s tr u ct u r e s .   Scien t if icall y ,   t h i s   w o r k   id en ti f ies  cr itical  p er f o r m an ce   tr ad e - o f f clas s ical   m et h o d s   ex ce in   co m p u tatio n al  ef f icie n c y   a n d   lo ca lized   f ea tu r s h ar p e n i n g ,   w h er ea s   DL   ar ch itect u r es  o f f e r   th r o b u s t n es s   r eq u ir ed   f o r   cr o s s - m o d alit y   i m ag r ec o n s tr u ct io n .   Fu t u r r esear ch   w ill  f o cu s   o n   th r ea l - ti m h y b r id   d ep lo y m en o f   th i n te g r ated   p ip elin ( L ap lace ,   So b el h is to g r a m ,   an d   C NN)   w it h i n   clin ical  w o r k f lo w s   to   ass is i n   i m m ed iate  d ia g n o s i s .   W also   aim   to   r ep lace   cu r r en r esid u al  b lo c k s   w i th   d i f f u s io n   m o d els  a n d   v i s io n   tr a n s f o r m er s   to   f u r th er   i m p r o v t h r ec o n s tr u ctio n   o f   f in a n ato m i ca l d etails       F UNDIN G   I NF O RM AT I O N   Au t h o r s   s tate  n o   f u n d i n g   i n v o l v ed .       AUTHO R   CO NT RIB UT I O NS ST A T E M E NT   T h is   j o u r n al  u s e s   th C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT )   to   r ec o g n ize  in d i v id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au t h o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co lla b o r atio n .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                       I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l ,   Vo l.  24 ,   No .   4 A u g u s 20 26 1 331 - 1 3 4 1   1340   Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   Md .   Me h ed Hasan                               Su j o n   C h an d r Su tr ad h ar                               Z a n n at u l Fer d u s h ie                               R ab e y B asri                                 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 ma l   a n a l y si s   I     I n v e st 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 si 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 t h o r s   s tate  n o   co n f lic t o f   i n t er est.       DATA AV AI L AB I L I T Y   T h s tu d y   u til ized   t w o   clin ica d atasets HM P ( L u n g   C T ) ,   f o cu s ed   o n   p u l m o n ar y   i n f ec tio n s ,   an d   MU R A   ( Sk ele tal  X - r a y ) ,   tar g etin g   li m b   f r ac t u r es.  Data   w a s   p ar titi o n ed   in to   tr ain in g ,   v al id atio n ,   an d   t esti n g   s ets  ( 7 0 /1 5 /1 5   f o r   HM P an d   8 0 /1 0 /1 0   f o r   MU R A )   to   en s u r r o b u s ev al u atio n .   P r ep r o ce s s in g   in v o l v ed   no r m alizi n g   p ix el  i n ten s itie s   to   [ 0 ,   1 ] ,   r esizin g   to   2 5 6 × 256   o r   5 1 2 × 512 ,   an d   a p p ly i n g   r a n d o m   f l i p s   an d   r o tatio n s   ( ± 15° )   f o r   d ata  au g m en ta t io n .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   Y .   G u o ,   Y .   Z h u ,   L .   L i u ,   a n d   Q .   H u a n g ,   " R e se a r c h   r e v i e w   o f   sp a c e - f r e q u e n c y   d o ma i n   i mag e   e n h a n c e me n t   me t h o d s,"   C o m p u t e r   En g i n e e r i n g   a n d   A p p l i c a t i o n s,   v o l .   5 8 ,   n o .   1 1 ,   p p .   2 3 3 2 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 7 7 8 / j . i s sn . 1 0 0 2 - 8 3 3 1 . 2 1 1 2 - 0 2 8 0 .   [ 2 ]   R .   S z e l i sk i ,   C o m p u t e Vi s i o n :   A l g o ri t h m s a n d   A p p l i c a t i o n s ,   2 n d   e d .   C h a m,  S w i t z e r l a n d :   S p r i n g e r   N a t u r e ,   2 0 2 2 .   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 3 - 0 3 0 - 3 4 3 7 2 - 9.   [ 3 ]   J.  J.   Je o n g ,   A .   T a r i q ,   T .   A d e j u mo ,   H .   T r i v e d i ,   J.   W .   G i c h o y a ,   a n d   I .   B a n e r j e e ,   S y s t e mat i c   R e v i e w   o f   G e n e r a t i v e   A d v e r sari a l   N e t w o r k ( G A N s )   f o r   M e d i c a l   I mag e   C l a ssi f i c a t i o n   a n d   S e g me n t a t i o n ,   J o u rn a l   o f   D i g i t a l   I m a g i n g ,   v o l .   3 5 ,   n o .   2 ,   p p .   1 3 7 1 5 2 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s1 0 2 7 8 - 0 2 1 - 0 0 5 5 6 - w.   [ 4 ]   A .   S a r mad i ,   Z .   S .   R a z a v i ,   A .   J.  v a n   W i j n e n ,   a n d   M .   S o l t a n i ,   C o mp a r a t i v e   a n a l y si o f   v i si o n   t r a n sf o r me r a n d   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k i n   o st e o p o r o si d e t e c t i o n   f r o X - r a y   i m a g e s,”   S c i e n t i f i c   R e p o rt s ,   v o l .   1 4 ,   n o .   1 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 3 8 / s4 1 5 9 8 - 024 - 6 9 1 1 9 - 7.   [ 5 ]   D .   R .   S a r v a m a n g a l a   a n d   R .   V .   K u l k a r n i ,   C o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k i n   me d i c a l   i m a g e   u n d e r st a n d i n g :   a   s u r v e y ,   Ev o l u t i o n a r y   I n t e l l i g e n c e ,   v o l .   1 5 ,   n o .   1 ,   p p .   1 2 2 ,   M a r .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s1 2 0 6 5 - 0 2 0 - 0 0 5 4 0 - 3.   [ 6 ]   S .   T a k a h a s h i   e t   a l . ,   C o mp a r i so n   o f   V i s i o n   T r a n sf o r me r a n d   C o n v o l u t i o n a l   N e u r a l   N e t w o r k i n   M e d i c a l   I mag e   A n a l y si s:   A   S y st e mat i c   R e v i e w ,   J o u r n a l   o f   Me d i c a l   S y st e m s ,   v o l .   4 8 ,   n o .   1 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 1 0 9 1 6 - 0 2 4 - 0 2 1 0 5 - 8.   [ 7 ]   Z .   L i - p i n g   a n d   H .   L i a n - q i n g ,   M e d i c a l   I mag e   En h a n c i n g   M e t h o d   B a se d   o n   L o c a l l y   R e d i st r i b u t e d   H i s t o g r a ms,”   J o u r n a l   o f   O p t o e l e c t r o n i c l a ser ,   v o l .   5 ,   p p .   3 9 9 4 0 2 ,   2 0 1 0 .   [ 8 ]   N a g e sh a   a n d   G .   H .   K u mar,  A   l e v e l   c r o ssi n g   e n h a n c e me n t   s c h e me   f o r   c h e st   r a d i o g r a p h   i m a g e s,”   C o m p u t e r i n   Bi o l o g y   a n d   Me d i c i n e ,   v o l .   3 7 ,   n o .   1 0 ,   p p .   1 4 5 5 1 4 6 0 ,   O c t .   2 0 0 7 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . c o mp b i o me d . 2 0 0 7 . 0 1 . 0 0 2 .   [ 9 ]   P .   Y a n ,   R e se a rc h   a n d   I m p l e m e n t a t i o n   o f   L u n g   C T   I m a g e   En h a n c e m e n t   A l g o ri t h m .   S h e n y a n g   A e r o sp a c e   U n i v e r si t y ,   2 0 0 9 .   [ 1 0 ]   J.  W u   e t   a l . ,   A p p l i c a t i o n   o f   i m a g e   e n h a n c e me n t   t e c h n o l o g y   i n   d i g i t a l   X - r a y   me d i c a l   i mag e   ( i n   C h i n e se ) ,   C h i n a   M e d i c a l   Eq u i p m e n t ,   v o l .   9 ,   n o .   5 ,   p p .   6 0 6 2 ,   2 0 1 2 .   [ 1 1 ]   B .   Z h a n g ,   B .   G a o ,   S .   L i a n g ,   X .   L i ,   a n d   H .   W a n g ,   A   c l a ssi f i c a t i o n   a l g o r i t h b a se d   o n   i mp r o v e d   me t a   l e a r n i n g   a n d   t r a n sf e r   l e a r n i n g   f o r   f e w - sh o t   me d i c a l   i m a g e s,”   I ET I m a g e   Pr o c e ssi n g ,   v o l .   1 7 ,   n o .   1 2 ,   p p .   3 5 8 9 3 5 9 8 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 4 9 / i p r 2 . 1 2 8 8 9 .   [ 1 2 ]   O .   L a o u s y ,   A .   A r a u j o ,   G .   C h a ss a g n o n ,   N .   P a r a g i o s,  M . - P .   R e v e l ,   a n d   M .   V a k a l o p o u l o u ,   C e r t i f i c a t i o n   o f   D e e p   L e a r n i n g   M o d e l f o r   M e d i c a l   I mag e   S e g me n t a t i o n ,   L e c t u re   N o t e i n   C o m p u t e S c i e n c e .   S p ri n g e N a t u re  S w i t z e rl a n d ,   p p .   6 1 1 6 2 1 ,   2 0 2 3 .   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 3 - 0 3 1 - 4 3 9 0 1 - 8 _ 5 8 .     [ 1 3 ]   J.  H o ,   A .   Ja i n ,   a n d   P .   A b b e e l ,   D e n o i si n g   D i f f u s i o n   P r o b a b i l i s t i c   M o d e l s,”   3 4 t h   C o n f e re n c e   o n   N e u r a l   I n f o rm a t i o n   Pro c e ss i n g   S y s t e m s ( N e u rI PS   2 0 2 0 ) ,   V a n c o u v e r ,   C a n a d a ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 4 8 5 5 0 / A R X I V . 2 0 0 6 . 1 1 2 3 9 .   [ 1 4 ]   Z .   W a n g   a n d   M .   J .   C .   S a mo n t e ,   R e se a r c h   o n   l o w - d o se   C T   i mag e   e n h a n c e me n t   a l g o r i t h b a se d   o n   d e e p   l e a r n i n g ,   2 0 2 4   5 t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   C o m p u t e Vi s i o n ,   I m a g e   a n d   D e e p   L e a r n i n g   ( C VI D L ) .   I EE E ,   p p .   6 1 9 6 2 4 ,   A p r .   1 9 ,   2 0 2 4 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / c v i d l 6 2 1 4 7 . 2 0 2 4 . 1 0 6 0 4 0 8 9 .     [ 1 5 ]   X .   M e n g ,   K .   S u n ,   J.   X u ,   X .   H e ,   a n d   D .   S h e n ,   M u l t i - M o d a l   M o d a l i t y - M a sk e d   D i f f u si o n   N e t w o r k   f o r   B r a i n   M R I   S y n t h e si s   W i t h   R a n d o m   M o d a l i t y   M i ss i n g ,   I E EE  T r a n s.   Me d .   I m a g i n g ,   v o l .   4 3 ,   n o .   7 ,   p p .   2 5 8 7 2 5 9 8 ,   Ju l .   2 0 2 4 ,   d o i :   10 . 1 1 0 9 / t m i . 2 0 2 4 . 3 3 6 8 6 6 4 .     [ 1 6 ]   P .   R a j p u r k a r   e t   a l . ,   M U R A :   L a r g e   D a t a se t   f o r   A b n o r mal i t y   D e t e c t i o n   i n   M u sc u l o sk e l e t a l   R a d i o g r a p h s ,   M a y   2 0 1 8 ,   [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e :   h t t p : / / a r x i v . o r g / a b s / 1 7 1 2 . 0 6 9 5 7   [ 1 7 ]   K .   C l a r k   e t   a l . ,   T h e   c a n c e r   i mag i n g   a r c h i v e   ( T C I A ) :   M a i n t a i n i n g   a n d   o p e r a t i n g   a   p u b l i c   i n f o r mat i o n   r e p o s i t o r y ,   J o u r n a l   o f   D i g i t a l   I m a g i n g ,   v o l .   2 6 ,   n o .   6 ,   p p .   1 0 4 5 1 0 5 7 ,   2 0 1 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 1 0 2 7 8 - 0 1 3 - 9 6 2 2 - 7.   [ 1 8 ]   R .   C .   G o n z a l e z   a n d   R .   E.   W o o d s,  D i g i t a l   I m a g e   Pr o c e ss i n g ,   4 t h   e d .   U p p e r   S a d d l e   R i v e r ,   2 0 1 8 .   [ 1 9 ]   X .   R e n   a n d   S .   L a i ,   M e d i c a l   I ma g e   En h a n c e me n t   B a se d   o n   L a p l a c e   T r a n sf o r m,  S o b e l   O p e r a t o r   a n d   H i s t o g r a E q u a l i z a t i o n ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.