I AE S In t er na t io na l J o urna l o f   Ro bo t ics a nd   Aut o m a t io n  ( I J RA)   Vo l.  1 5 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   20 2 6 ,   p p .   6 7 8 ~ 6 8 9   I SS N:  2 7 2 2 - 2 5 8 6 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijra . v 1 5 i 3 . p p 6 7 8 - 689           678       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij r a . ia esco r e. co m   PIK ER - NET :  Mu lti - cla ss  re tinal di sea se cla ss ificatio n using   Pied  K ing fishe r o ptimiza tion - ba sed  impro v ed residu a l net wo rk       L is s y   Dev a s a ha y a m 1 ,  Ra my a   Dev i Mu rug a da s a n 2 ,  Ana n dh i Sa m uel V ij a y a la k s hm i 3 ,  Cha nthiy a   P uh a lent hi 4 ,  Ra m na t h M uthus a m y 3 ,  Ahila n Appa t hu ra i 5 ,   Na ta r a ja n   Mo h a n a   S u g a n th i 1   1 D e p a r t me 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   R a n g a r a j a n   D r .   S a g u n t h a l a   R &D   I n st 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 ,   A v a d i ,   Ta mi l   N a d u ,   I n d i a     2 D e p a r t me 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 ,   H i n d u s t h a n   C o l l e g e   o f   En g i n e e r i n g   a n d   T e c h n o l o g y ,  C o i m b a t o r e ,   I n d i a   3 D e p a r t me n t   o f   A r t i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e   a n d   D a t a   S c i e n c e ,   R a mc o   I n st i t u t e   o f   Te c h n o l o g y ,   R a j a p a l a y a m ,   T a mi l   N a d u ,   I n d i a   4 D e p a r t me n t   o f   A r t i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e   a n d   D a t a   S c i e n c e ,   D r .   S i v a n t h i   A d i t a n a r   C o l l e g e   o f   En g i n e e r i n g ,   T h i r u c h e n d u r ,   Ta mi l   N a d u ,   I n d i a   5 D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c s a n d   C o m mu n i c a t i o n   En g i n e e r i n g ,   P S N   C o l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g   a n d   Te c h n o l o g y ,   T i r u n e l v e l i ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   May   1 ,  2 0 2 5   R ev is ed   J u n e   29 ,  2 0 2 6   Acc ep ted   J u ly   20 ,  2 0 2 6       Re ti n a l  d ise a se s  a re   v isio n - t h re a ten in g   c o n d it i o n s,  i n c lu d in g   a g e - re late d   m a c u lar  d e g e n e ra ti o n   (ARMD) ,   d iab e ti c   re ti n o p a t h y   (DR),  a n d   g lau c o m a ,   th a t  re q u ire  e a rly   a n d   a c c u ra te  d e tec ti o n   to   p re v e n t  b li n d n e ss .   Ho we v e r,   e x isti n g   m e th o d s   o fte n   str u g g le   with   li m it e d   fe a tu re   re p re se n ta ti o n ,   h ig h   in ter - c las s  sim il a rit y ,   in tra - c las s  v a riab il it y ,   a n d   re d u c e d   p e rfo r m a n c e   in   h a n d l in g   n o isy   a n d   lo w - q u a li t y   r e ti n a l  ima g e s.  To   a d d re ss   th e se   c h a ll e n g e s,   a   n o v e l  P IKER - NET  fra m e wo rk   is  p ro p o se d   fo r  a c c u ra te  m u lt i - c l a ss   re ti n a l  d ise a se   c las sifica ti o n .   Th e   i n p u t  f u n d u s  ima g e s  fro m   th e   RF M iD  d a tas e t  a re   p re - p ro c e ss e d   u si n g   a   sc a lab le  r a n g e   a d a p ti v e   b il a tera l  (S CRAB )  fil ter  to   e n h a n c e   ima g e   c larity   b y   p re s e rv in g   e d g e s  w h il e   re d u c in g   n o ise .   Th e   imp ro v e d   re sid u a l  n e two r k - re sc a led   (Im Re s Ne t - RS )  in teg ra ted   with   tem p o ra l  a tt e n ti o n   is  th e n   e m p l o y e d   t o   e x trac t  d e e p   h iera rc h ica l  fe a tu re s  with   e n h a n c e d   d isc rimin a ti v e   p o we r.   P ied   Kin g f ish e r  o p ti m iza ti o n   (P KO )   a lg o rit h m   is  u ti li z e d   f o r  fe a tu re   se lec ti o n ,   e ffe c ti v e l y   re d u c in g   re d u n d a n t   in fo rm a ti o n   wh i le  re tain in g   t h e   m o st  re lev a n t  fe a tu re s.  Re sid u a l  m u lt il a y e r   p e rc e p tro n   (Re sML P )  is  u se d   t o   c las sify   re ti n a l  d ise a se s  in to   ARMD,   b ra n c h   re ti n a l  v e in   o c c l u sio n   (BRVO ),   d iab e ti c   n e u ro p a th y   (DN ),   DR,  h e a lt h y ,   a n d   m y o p ia   (M YA ).   Th e   P IKER - NE T  a c h iev e s  a n   o v e ra ll   a c c u ra c y   o f  9 8 . 1 4 %   a n d   F 1 - sc o re   o f  9 7 . 0 6 % .   Th e   P IKER - NET  a p p ro a c h   imp r o v e s  o v e ra ll   a c c u ra c y   b y   3 . 2 4 % ,   4 . 2 4 % ,   6 . 2 3 % ,   a n d   2 . 0 0 %   c o m p a re d   t o   E y e De e p - Ne t,   IDL - M RDD ,   De e p Dia b e ti c ,   a n d   Visio n De e p - AI,  re sp e c ti v e ly .   Th e   p ro p o se d   a p p ro a c h   h a s   stro n g   c li n ica l  re lev a n c e   b y   s u p p o rti n g   e a rli e r  d ise a se   sc re e n in g ,   re d u c in g   m is d iag n o si s,  a n d   e n a b li n g   fa ste r  d iag n o sis   to   a ss ist  o p h th a lmo l o g ists   in   imp ro v in g   p a ti e n t  o u tco m e s.   K ey w o r d s :   Feat u r e   s el ec t io n   Pied   Kin g f is h er   o p tim izatio n   R esid u al  m u ltil ay er   p er ce p tr o n   R etin al  d is ea s e   Scal ab le   r an g e  ad a p ti v e   b il ate r al  f ilt e r   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Nata r ajan   Mo h an a  Su g an th i   Dep ar tm en t o f   C o m p u ter   Scie n ce   an d   E n g in ee r in g ,   Vel  T ec h   R an g ar ajan   Dr .   Sag u n th ala  R & D  I n s titu te  o f   Scien ce   an d   T ec h n o lo g y   Av ad i,  T am il Na d u ,   I n d ia   E m ail: m o h an asu g a n th i1 5 4 n @ o u tlo o k . co m       1.   I NT RO D UCT I O N   R etin a  is   o n e  o f   th e   p r im ar y   elem en ts   o f   t h e  e y e  th at   s u s tain s   v is io n   [ 1 ] .   I ts   p r im a r y   f u n ctio n   is   to   co n v er t   lig h t  e n ter in g   th e  e y e  in to   elec tr ical  s ig n als  th at   ar e  tr an s m itted   to   th e   b r ai n   v ia   th e  o p tic   n e r v e.   I t  is   s itu ated   in   th e   r ea r   o f   th e   ey e   [ 2 ] .   B ec au s e  o f   its   n atu r e,   th e   r etin a  ca n   ex h i b it  b o th   e y e - s p ec if ic  d is ea s es  an d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I AE S I n t J Ro b   &   Au to m   I SS N:   2722 - 2 5 8 6       P I K E R - N E T:  Mu lti - cla s s   r etin a l d is ea s e  cla s s ifica tio n   u s in g   P ied   K in g fis h er  …  ( Lis s y  Dev a s a h a ya m )   679   m o r e  g en er al   p h y s io lo g ical  ailm en ts ,   s u ch   as  cir c u lato r y   an d   b r ai n   d is o r d er s   [ 3 ] .   Ag e - r elate d   m ac u la r   d eg en er atio n   ( AR MD ) ,   d iab et ic  r etin o p ath y   ( DR ) ,   an d   g lau co m a  ar e  am o n g   t h e  d is ea s es  th at  ca u s e  b lin d n ess   to   o v er   1 0   m illi o n   in d iv id u als wo r ld wid e  ea ch   y ea r .   R etin al  d is ea s es  ar e  ca u s ed   b y   f ac to r s   s u ch   as  g en etics,  ag in g ,   d iab etes,  h y p er ten s io n ,   an d   life s ty le  ch o ices  [ 4 ] .   I t  is   cr itical  to   d e tect  r etin al  d is ea s es  ea r ly   an d   in itiate  tr ea tm en t  as  s o o n   as   p o s s ib le  to   p r eser v e   v is io n   an d   m an a g e  th em   [ 5 ] .   An   ea r ly   d iag n o s is   is   ac h iev ed   with   th e  aid   o f   Flu o r escein   an g io g r a p h y ,   f u n d u s   im ag in g ,   r etin al  i m ag in g ,   an d   o p tical  co h er e n ce   to m o g r ap h y   ( OC T )   [ 6 ] .   I n   d ee p   lear n in g   ( DL )   [ 7 ]   te ch n iq u es,  co n v o lu tio n al  n eu r al  n etwo r k s   ( C NN)   [ 8 ]   an d   tr an s f o r m er   ar ch itectu r es  m o r e  r ec en tly .   A  s ig n if ican t  am o u n t  o f   ef f o r t  h as  b ee n   m ad e  to   id en ti f y   p r ev alen t  r etin al   illn ess es   s u ch   g lau co m a,   d iab etic  r etin o p ath y ,   an d   ag e - r elat ed   m ac u lar   d eg e n er atio n   [ 9 ] .  c o n v o lu ti o n al  n eu r al   n etwo r k s   ( p r e - tr ain e d   C NN  a n d   VGG1 6 )   [ 1 0 ]   to   d iag n o s e   DR   b ased   o n   lesi o n   p atch   p r o b ab ilit y   [ 1 1 ] .  I t  cr ea ted   a  s y s tem   to   ca teg o r ies  f u n d u s   im ag es  in to   r ef er ab l e  DR   an d   n o n - r ef er a b le  DR   u s in g   th r ee   C NNs:   I n ce p tio n - v 3 ,   R esNet1 5 2 ,   an d   I n ce p tio n - R esNet - v2   [ 1 2 ] ,   [ 1 3 ] .   Sen g ar   et  a l.   [ 1 4 ]   in tr o d u ce d   a   n o n - in v asiv e  au to m ated   d ee p   lear n in g   ap p r o ac h   to   id en tify   n u m er o u s   ey e  illn ess es  u s in g   co lo r   f u n d u s   im ag es.  T h e   s u g g ested   m eth o d o lo g y ' s   ef f ec tiv en ess   in   class if y in g   an d   id en tify in g   d is ea s es  u s in g   d i g ital  f u n d u s   im ag es  was  d em o n s tr ated   b y   a  co m p ar is o n   w ith   th e  m o s t  r ec en t   ap p r o ac h es.  Go u r   an d   Kh an n a   [ 1 5 ]   p r o p o s ed   a  tr an s f er   lear n in g - b ased   C NN  u tili zin g   two   d is tin ct  o p tim izer s   an d   f o u r   p r e - tr ain e d   C NN  ar ch itectu r es.  T h ey   d eter m in ed   th at   th e   s to ch asti c  g r ad i en t  d escen t   ( SGD)   o p tim izer   p r e - tr ain ed   o n   VGG 1 6   o f   o cu lar   d is ea s es f o r   m u lti - class ,   f u n d u s   im ag in e   class if icatio n .     Vaiy ap u r i   et  a l.   [ 1 6 ]   p r esen ted   an   in tellig en t  d ee p   lear n in g - b ased   m u lti - r etin al  d is ea s e  d iag n o s tic   ( I DL - MRDD)   f r am ewo r k   u s i n g   f u n d u s   im ag e.   W ith   a  m ax im u m   ac cu r ac y   o f   0 . 9 6 3 ,   th e  ex p er im en tal  v alu es   p r o d u ce d   b etter   r esu lts   th an   th e  cu r r en t  m eth o d s .   R o d r íg u ez   et  a l.   [ 1 7 ]   d ev elo p ed   a  m u lti - lab el  r etin al  d is ea s e  class if icatio n   u s in g   tr an s f o r m er s .   C NNs  ( p r e - tr ain ed   C NN  an d   VGG1 6 )   to   d iag n o s e  DR   b ased   o n   lesi o n   p atch   p r o b a b ilit y .   I t  c r ea ted   a   s y s tem   to   ca teg o r ies  f u n d u s   im ag es  in to   r e f er ab le   DR   an d   n o n - r ef er a b le  DR   u s in g   th r ee   C NNs: I n ce p tio n - v 3 ,   R esNet1 5 2 ,   an d   I n ce p tio n - R esNet - v2.   Alb elaih i   an d   I b r ah im   [ 1 8 ]   i n tr o d u ce d   a  Dee p Diab etic  a p p r o ac h   f o r   i d en tific atio n   o f   d iab etic  ey e  d is ea s es  u s in g   o f   d ee p   n eu r a l  n etwo r k s .   T h e   ac cu r ac y   o f   th e  p r o p o s ed   m o d el   is   9 8 . 7 6 %,  wh er ea s   th e  ac cu r ac y   o f   th e  ea r lier   r esear ch   was  o n ly   8 8 . 3 3 %,  8 9 . 5 4 % ,   9 7 . 2 3 %,  an d   8 0 . 3 3 %,  r esp ec tiv ely .   J o s h i   et  a l.   [ 1 9 ]   ex am in e d   a   Vis io n Dee p - AI   ap p r o ac h   f o r   r etin al   b lo o d   v ess els  s eg m en tatio n   an d   m u lti - class   class if icatio n   f r am ewo r k   f o r   ey e  d iag n o s is .   Mu lti - m o d a l  d ee p   f ea tu r e - f u s ed   class if icatio n   ar ch itectu r e   ac h iev ed   a   test   ac cu r ac y   o f   8 1 . 5 0 %,   with   a  s p ec if icity   o f   9 3 . 8 3 %.  Yan g   et  a l.   [ 2 0 ]   d ev elo p e d   a  C R AT   ap p r o ac h   u s in g   tr an s f o r m er - b ased   DL   alg o r ith m   in   OC T   i m ag e  class if icatio n .   T h ey   ar e  9 7 . 3 3 %,  9 6 . 3 3 % ,   9 7 . 0 8 %,  9 9 . 1 7 %,  an d   9 8 . 7 4 %  o n   th e  e x ter n al  test   d ataset,   r esp ec tiv ely .     E x is tin g   m eth o d s   in   th e  liter atu r e  r ev iew  h av e  m an y   s h o r tc o m in g s   th at  lim it  th eir   ef f ec ti v en ess   in   r etin al  d is ea s e  class if icatio n .   Ho wev er ,   ex is tin g   m et h o d s   o f ten   s tr u g g le  with   ac c u r ate  cla s s if icatio n   o f   m u lti - class   r etin al  d is ea s e s   d u e  to   lim ited   f ea tu r e  r e p r esen tatio n ,   p o o r   g en er aliza tio n   ac r o s s   d iv er s e  d atasets ,   h ig h   in ter - class   s im ilar ity ,   an d   in tr a - class   v ar iab ilit y .   Ad d itio n all y ,   m an y   ap p r o ac h es  a r e  n o t  p er f o r m e d   to   r ed u ce   n o is e  an d   lo w - q u ality   im ag es ,   an d   r ed u ce d   ac c u r ac y   in   ea r ly - s tag e  d is ea s e  d etec tio n .   T o   o v er c o m e  th ese  ch allen g es,  a  n o v el  PIK E R - NE T   ap p r o ac h   was  ac cu r ately   class if y in g   r etin al  d is ea s es  en h an cin g   d iag n o s tic  ef f icien cy   a n d   im p r o v in g   ea r ly   d is ea s e  d etec tio n .   T h e   k ey   r esear ch   co n tr i b u tio n s   o f   th e  PIK E R - NE T   ap p r o ac h   ar e  h ig h lig h te d :  i)   Scalab le  r an g e  ad a p tiv e  b ilat er al  ( SC R A B )   f ilter   is   u tili ze d   to   p r eser v e  ed g es  wh ile  ef f ec tiv ely   r ed u ci n g   n o is e  in   r etin al  im ag es,  im p r o v in g   im ag e  q u ality ,  ii)  T h e  p r o p o s ed   I m R esNet - R S   in teg r ated   with   tem p o r al  atten tio n   ap p r o ac h   to   ca p t u r e  h ie r a r ch ical  f ea tu r es  f o r   im p r o v e  g en er aliza tio n ,   an d   s tr en g th en   d is cr im in ativ e  lear n in g   f o r   m u lti - class   d is ea s e  d e tectio n ,  iii)  Pied   k in g f is h er   o p t im izatio n   ( PKO)   is   u tili ze d   to   s elec t  th e  m o s t  d is cr im in ativ e  f ea tu r es  b y   b alan cin g   ex p lo r atio n   an d   ex p lo itatio n ,   th er eb y   en h an cin g   r etin al  d is ea s e  class if icatio n   ac cu r ac y ,   an d   iv )   R esML P   f o r   p r ec is e  clas s if icatio n   o f   m u ltip le  r etin al  d is ea s es,  s tab ilizin g   tr ain in g   with   r esid u al  c o n n ec tio n s .   T h e  r em ain d e r   o f   t h is   wo r k   i s   o r g an ized   in to   t h e  f o llo win g   s ec tio n s .   Sectio n   2   p r esen ts   th e  r ec en t   wo r k s   o f   r etin al  d is ea s e  class if icatio n ,   s ec tio n   3   in tr o d u ce s   th e  PIK E R - NE T   ap p r o ac h   in   p r ac tical  asp ec t,  s ec tio n   4   d em o n s tr ates  th e  ex p er im en tal  ar r a n g em e n t  an d   t h e  f in d i n g s   o f   th e  PIK E R - NE T ,   f in ally   c o n clu s io n   an d   f u t u r e  wo r k   ar e  i n clu d ed   in   s ec tio n   5 .     T h e  p r o p o s ed   a p p r o a ch   r aises   th e  f o llo win g   s cien tific   q u esti o n s :   SQ1 :   Ho w  ca n   n o is e  b e  r e d u ce d   an d   im ag e   clar ity   im p r o v ed   in   r etin al  f u n d u s   im ag es   f o r   b etter   d is ea s e   d etec tio n ?   SQ2 : Can   d ee p   lear n in g   with   f ea tu r e  o p tim izatio n   ac cu r ately   class if y   m u ltip le  r etin al  d is ea s es?   SQ3 :   Ho w  d o es  th e  p r o p o s ed   PIK E R - NE T   f r am ewo r k   p er f o r m   co m p a r ed   to   ex is tin g   r etin al  d is ea s e  class if icatio n   m eth o d s ?       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 7 2 2 - 2 5 8 6   I AE S I n t J Ro b   &   Au to m ,  Vo l .   1 5 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   20 2 6 :   6 7 8 - 6 8 9   680   2.   M E T H O D   I n   th is   r esear ch ,   a   n o v el  PIK E R - NE T   ap p r o ac h   is   p r o p o s ed   f o r   r etin al  d is ea s e  class if icatio n   f r o m   t h e   g ath er ed   r etin al  f u n d u s   m u lti - d is ea s e  im ag e  d ataset   ( R FM i D) .   Fig u r e  1   illu s tr ates  th e  o v er all  p r o ce s s   o f   th e  PIK E R - NE T   m eth o d .             Fig u r e  1 .   Pro p o s ed   PIK E R - NE T   ap p r o ac h       2 . 1 .     Da t a s et   d escript io n   T h e  R FMiD   is   an   o p e n ly   a cc e s s ib le  d ataset.   I t  is   s p ec if ically   cr ea ted   f o r   th e  ca te g o r izatio n   o f   r etin al   d is o r d er s   in to   m u ltip le  class es.  I t  co n s is ts   o f   3 , 2 0 0   h i g h - r e s o lu tio n   f u n d u s   im ag es  c o llected   f r o m   r ea l - wo r ld   clin ical  s ettin g s   co v er in g   4 6   d if f er en t   r etin al  c o n d itio n s   s u ch   h y p er ten s iv e   r etin o p ath y ,   AR MD ,   g lau co m a,   an d   DR .   T h e  d ataset  in clu d es   ex p er t - lab elled   a n n o tatio n s ,   an d   it  is   h ig h ly   d iv e r s e  f ea tu r i n g   a  wid e  r an g e  o f   d is ea s e  s ev er itie s ,   im ag e  q u alities ,   an d   v ar iatio n s   in   p atien t  d em o g r a p h ics.  T h e  d is tr ib u tio n   o f   r etin al  f u n d u s   im ag es  ac r o s s   d if f er en t  d is ea s e  class e s   in   th e  R FMiD   d atas et  co m p r is es  a  to tal  o f   3 , 3 7 2   im ag es.  T h e  d ataset   co v er s   1 0   ca teg o r ies  in clu d in g   p ath o lo g ical  co n d itio n s   s u c h   as  ag e - r elate d   m ac u lar   d eg en er atio n   ( AR MD ) ,   b r an ch   r eti n al  v ein   o cc lu s io n   ( B R VO,   d iab etic  r etin o p ath y   ( DR ) ,   h ea lth y ,   an d   m y o p ia  ( MY A) ,   alo n g   with   h ea lth y   ca s es.  T h e  Hea lth y   cl ass   co n tain s   th e  h ig h est  n u m b er   o f   im a g es  6 6 9 ,   wh ile  th e   ODP  clas s   h as  th e   f ewe s t 1 1 5 .   T h is   d ataset  p r o v i d es a   b alan ce d   y et  d iv er s e  r e p r esen tatio n   o f   c o m m o n   an d   r ar e  r etin al  d is ea s es.    .   2 . 2 .     P re - pro ce s s ing   us ing   s c a la ble r a ng e  a da ptiv e  bil a t er a l ( SCRAB )     SC R AB   f il ter   is   u tili ze d   to   e n h an ce   r etin al  im ag es  b y   p r es er v in g   ed g es  wh ile  r ed u cin g   n o is e.   T h e   b ilater al  f ilter   is   u s ed   f o r   n o i s e  elim in atio n ,   lev ellin g ,   n o n - lin ea r ,   an d   ed g e - p r eser v i n g   i n   r etin al  im ag es.  A  m ajo r   s h o r tco m i n g   o f   t h e  b ilater al  f ilter   is   ac q u ir in g   s ig n if ic an t  d ata  ab o u t  ed g e  f lu ctu atio n s   in   n o is y   im ag es.   T h is   tr ick y   is   s o lv ed   b y   th e  S C R A B   f ilter ,   wh ich   is   d eter m in ed   as f o llo ws:     ( , , ) = ∝  ( − 1 2 ( | | ( ) − ( ) − ( ) | | ) 2 ) +         ( 1 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I AE S I n t J Ro b   &   Au to m   I SS N:   2722 - 2 5 8 6       P I K E R - N E T:  Mu lti - cla s s   r etin a l d is ea s e  cla s s ifica tio n   u s in g   P ied   K in g fis h er  …  ( Lis s y  Dev a s a h a ya m )   681   ( ) = { | ( ) −  ( Ω ) | | − | ≤                         0                                                                    ℎ      ( 2 )     w h er e  Ω   d en o tes  th e  p ix el - s et  o f   ( 2 + 1 ) ∗ ( 2 + 1 )   p ix el  win d o w  wh en   = 2 .   T h e  o p tim is tic  p ar am eter s   ar e  ∝   an d   ,   Ω   is   th e  av er ag e  v alu e ,     is   a  s tab le  v ar iab le  an d   ( )   is   a  r an g e - b ased   f u n ctio n s .   T h e  th r ee   v ar iab les  ar e  u tili ze d   f o r   co n tr o llin g     ar e  th e  s ca lin g   f ac to r   ,   th e  lin ea r   co n s tan t  co ef f icien ts   = 2   an d   = 1 .   Sin ce   th ese  v ar iab les    g u ar an tees  a  h ig h   d eg r ee   o f   v is u al  s im ilar ity   b etwe en   p ix el    in   th e  ce n ter   an d   p ix el    in   th e  n eig h b o r in g   ar ea .   T h is   SC R A B   f ilter   ef f ec tiv ely   en h an ce s   ed g e   p r eser v atio n   an d   n o is e  r ed u ctio n   in   r etin al  im a g es b y   r ef in in g   in ten s ity   d if f er e n ce s   wh ile  m ain tain in g   v is u al  s im ilar ity .     2 . 3 .     F e a t ure  e x t r a ct io n   I m p r o v ed   r esid u al  n etwo r k   ( I m R esNet - R S)  in teg r ated   with   tem p o r al  atten tio n   ap p r o ac h   is   u s ed   f o r   ex tr ac tin g   h ier ar ch ical   f ea tu r e s   f r o m   r etin al   im ag es.  R esNet - R S  is   a  s ca led   R esNet  ar ch ite ctu r e  th at   im p r o v es  ac cu r ac y   an d   e f f icien cy   b y   s y s tem atica lly   ad ju s tin g   d ep th ,   wid th ,   an d   in p u t  r eso lu tio n .   I m R esNet - R S  f u r th er   en h an ce s   th is   d esig n   f o r   b e tter   p er f o r m an ce   with   lo w   co m p u tatio n al   co s t.  Fig u r e  2   d em o n s tr ates  th e  ar ch itectu r e  o f   p r o p o s ed   R esNet - R S.           Fig u r e  2 .   Ar c h itectu r e  o f   th e  p r o p o s ed   I m R esNet - RS       T h e  p r im a r y   c o n tr ib u ti o n   o f   R esNet - R S  is   it s   s ca lin g   r u le,   wh ich   ad ju s ts   d ep th   ( ) ,   wid th   ( ) ,   an d   r eso lu tio n   ( )   ac co r d in g   to   a  co m p o u n d   co ef f icien t  ∅ .   T h is   s ca lin g   f o llo ws  ( 3 ) :     = ∅ 0 ,           = ∅ 0 ,         = ∅ 0   ( 3 )     w h er e  0 ,  0 ,  0   ar e  th e  in itial  d e p th ,   wid th ,   an d   r eso lu ti o n   o f   th e   b aselin e  R esNet  m o d el,   wh ile  , ,   ar e   co n s tan ts   d eter m in ed   t h r o u g h   g r id   s ea r ch .   I n   th e  p r o p o s ed   f r am ewo r k ,   a   tem p o r al  a tten tio n   m o d u le  is   em b ed d e d   af ter   co n v o lu tio n a l  lay er s   to   r ef in e  th e  ex tr ac ted   f ea tu r es  b y   weig h tin g   th e   m o s t  in f o r m ativ e   p atter n s .   Ma th em atica lly   b o ttl en ec k   b lo c k   ex p r ess ed   as:     = + ( 3 . ( 2 . ( 1 . ) ) )   ( 4 )     w h er e    is   th e  in p u t  f ea tu r e   m ap   1 ,  2 ,  3   ar e   weig h t  m atr ices  f o r   th e   1 ×1 ,   3 × 3 ,   a n d   1 ×1   co n v o lu tio n ,     r ep r esen ts   a  n o n - lin ea r ity   an d   is   th e  f u n ctio n   t h at  ap p lies   b atch   n o r m aliza tio n   an d   ac tiv a tio n   an d     is   th e  f in al  o u tp u t   o f   th e  o p er atio n .   I m R esNet - R S  en h an ce s   r etin al  im ag e  an aly s is   b y   ef f icien tly   ex tr ac tin g   h ier ar ch ical  f ea tu r es wh ile  m a in tain in g   co m p u tatio n al  e f f icien cy .     2 . 4 .     P ied  k ing f is her  o ptim iz a t io n ( P K O )   T h e  PKO  is   to   s elec t  th e  m o s t  d is cr im in ativ e  f ea tu r es  b y   b alan cin g   e x p lo r atio n   an d   ex p lo itatio n ,   th er eb y   en h an cin g   r etin al  d is e ase  clas s if icatio n   ac cu r ac y .   PKO  is   a   b io - in s p ir ed   o p tim iza tio n   alg o r ith m   th at  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 7 2 2 - 2 5 8 6   I AE S I n t J Ro b   &   Au to m ,  Vo l .   1 5 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   20 2 6 :   6 7 8 - 6 8 9   682   m im ics  th e  p er ch in g ,   h o v er in g ,   an d   d i v in g   b eh av io r s   o f   Pied   Kin g f is h er s .   I n   t h e  p r o p o s ed   PIK E R - NE T ,   PKO   is   em p lo y ed   f o r   f ea tu r e  s elec tio n ,   wh er e  p er c h in g   en a b les  g lo b al  ex p lo r atio n   o f   th e  f ea t u r e  s p ac e,   h o v e r in g   r ef in es  p r o m is in g   f ea tu r e   s u b s ets,  an d   d iv i n g   p er f o r m s   in te n s iv e  lo ca l  e x p lo itatio n   n ea r   t h e  b est  ca n d id ates,  lead in g   to   o p tim al  an d   h ig h l y   d is cr im in ativ e  f ea t u r e  s elec tio n .   T h is   o p tim izatio n   im p r o v es  th e  m o d el’ s   p er f o r m an ce   b y   r ed u cin g   i r r elev an t  f ea tu r es  f o r   en h a n cin g   class if icatio n   ac cu r ac y   wh ile  lo wer in g   co m p u tatio n al  c o s t.   Step   1 : I n itializatio n   T h e  in itial in p u t  p ar am eter s   s u ch   as p o p u latio n   s ize  an d   f ea tu r e  s u b s et  len g th   a r e  s et.   Step   2 : Ran d o m   g e n er atio n   C an d id ate  f ea tu r e  s u b s ets ar e  g en er ated   r an d o m ly   f r o m   th e   ex tr ac ted   f ea tu r es.   Step   3 : Fitn ess   f u n ctio n   Fit n ess   i s   d eter m in ed   b y   th e  cl ass if icatio n   p er f o r m a n ce ,   an d   it is   d ef in ed   as:     = ( 1 −   )   ( 5 )     w h er e  ac cu r ac y   r ep r esen ts   th e   class if icatio n   ac cu r ac y   o f   th e   I m R esNet - R S  ap p r o ac h   w h e n   ev alu ate d   with   a   p ar ticu lar   s u b s et  o f   f ea tu r es.   Step   4 : E x p lo r atio n   PK’ s   h o v er in g   an d   p e r ch in g   b eh av io r   s u p p o r ts   to   id en tify   s u b s ets  o f   f ea tu r es  with   h ig h   p o ten tial.  T h e  ex p lo r at o r y   m ec h an is m   allo ws PKO  to   s ca n   th e  f ea tu r e  s p ac e  wid ely   an d   s elec t d iv er s e  ca n d id ate  s u b s ets  f o r   e v alu atio n .   T h e  PK’ s   f o r a g in g   ac ti v ity   is   u s ed   in   PKO  to   d eter m i n e  th e   lo ca tio n s   o f   s ea r ch   ag en ts .   T h e   u p d ated   p o s itio n s   ar e  ca lcu lat ed   as:     ( + 1 ) = ( ) + ∗ × ( ( ) − ( ) )   ( 6 )     w h er e  ( + 1 )   d en o tes  s o lu tio n   f o r   n ex t  iter atio n ,   ( )   r ep r esen ts   th e   p o s itio n   o f   th e   cu r r en t  iter atio n ,     an d     d en o tes  p ar am eter .   T h is   p r o ce s s   en s u r es  wid e  ex p lo r atio n   o f   f ea tu r e  s u b s ets,  th er eb y   in cr ea s in g   th e   p o s s ib ilit y   o f   s elec tin g   th e  m o s t d is cr im in ativ e  f ea tu r es.   Step   5 : E x p lo itatio n   T h e  d iv in g   b e h av io r   o f   PK  en s u r es  r ef in ed   ex p l o itatio n   o f   p r o m is in g   f ea tu r e   s u b s ets.  T h e  s ea r c h   p r o ce s s   em p h asizes  s u b s ets   t h at  m ax im ize  ac cu r ac y   wh il e  m in im izin g   r ed u n d an cy .   Ma th em atica lly ,   th e  u p d ated   ca n d id ate  f e atu r e  s u b s et  p o s itio n s   ar e  ex p r ess ed   as:     ( + 1 ) = ( ) + . . (  − ( ) )   ( 7 )     w h er e  ( + 1 )   is   r ep r esen ts   th e  u p d a ted   f ea tu r e  s u b s et  p o s itio n   at  iter atio n   + 1 ,   an d   ( )   d en o tes  th e   cu r r en t  f e atu r e  s u b s et  p o s itio n   at  iter atio n   ,   th e    is   th e  lear n in g   r ate  th at  c o n tr o ls   th e  s tep   s ize  to war d s   th e  b est  f ea tu r e  s u b s et.     d en o tes  th e  co n tr o l  p ar am eter   th at  b a lan ce s   ex p lo r atio n   an d   e x p lo i tatio n   d u r in g   th e   o p tim izatio n .   T h e n      in d icate   th e  m o s t  d is cr im in ativ e  f ea tu r e  s u b s et  id en tifie d   an d   b ased   o n   class if icatio n   ac cu r ac y .    − ( )   s y m b io s is   th e  d ir ec tio n   o f   m o v em e n t  to war d   th e  o p tim al  s u b s et  in   th e  f ea tu r e   s p ac e.   Step   6 : U p d atin g   T h e  b est  s u b s et  is   u p d ated   iter ativ ely   u s in g   class if icat io n   ac cu r ac y   as  th e  o b ject iv e  u n til   co n v er g en ce .   Step   7 : T er m in atio n   T h e  p r o ce s s   ter m in ates  th e  m ax im u m   n u m b er   o f   r e p etitio n s   is   r ea ch ed   o r   wh e n   n o   s ig n if ican t  im p r o v em e n t  in   f ea tu r e  s elec tio n   is   o b s er v ed .   T h e  f in al  s elec ted   f ea tu r es  ar e  th en   p ass ed   to   th e  class if ier   f o r   f in al  r etin al  d is ea s e  p r ed ictio n .     2 . 5 .     ResM L P     R esid u al  m u ltil ay er   p er c ep tr o n   ( R esML P)   is   u s ed   to   class if y   th e  r etin al  d is ea s e  AR MD ,   B R V O,   DN,   DR ,   h ea lth y ,   MY A.   R esML P  is   an   ad v an ce d   v ar ian t  o f   ML P  th at  in teg r ates  r esid u al  co n n ec tio n s   to   s tab ilize  tr ain in g   a n d   e n h an ce   f ea tu r e   lear n in g .   A  R esML P  u s u ally   co m p r is es  m u ltip le  h i d d en   la y er s   in ter co n n ec ted   with   r esid u al  s k ip   co n n ec tio n s   alo n g   with   th e  o u tp u t  lay er .   W eig h ted   co n n ec tio n s   ar e   u s ed   to   lin k   ea ch   n eu r o n   to   th e  n eu r o n s   in   th e   lay er   b elo w.   Fig u r e  3   illu s tr ates  th e  R esML P  s tr u ctu r e  f o r   R etin al  d is ea s e  class if icatio n .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I AE S I n t J Ro b   &   Au to m   I SS N:   2722 - 2 5 8 6       P I K E R - N E T:  Mu lti - cla s s   r etin a l d is ea s e  cla s s ifica tio n   u s in g   P ied   K in g fis h er  …  ( Lis s y  Dev a s a h a ya m )   683       Fig u r e  3 .   Stru ctu r e  o f   R esML P       T h e  f u n d am e n tal  u n it  o f   a   R esML P  is   th e  p e r ce p tr o n ,   w h ich   in tr o d u ce s   n o n - lin ea r ity   b y   ap p ly in g   an   ac tiv atio n   f u n ctio n   an d   ca lcu l atin g   th e  i n p u ts   weig h ted   q u a n tity .   Ma th em atica lly   a   g iv e n   n eu r o n   j,   th e  o u tp u t   is   g iv en   b y   ( 8 ) .     = ∑  = 1 +   ( 8 )     w h er e    r ep r esen ts   th e  in p u t     r ep r esen ts   th e  weig h t  ass ig n ed   to   ev er y   i n p u t  co n n ec tio n   an d     is   th e  b ias   ter m .   T h is   weig h ted   s u m   g o e s   th r o u g h   a n   ac tiv atio n   f u n cti o n   af te r   th at     lik e  th e   tan h   f u n ctio n   R eL U  o r   s ig m o id .     = ( )   ( 9 )     A  R esML P  with   m u ltip le  lay er s   an d   r esid u al  lin k s   is   m ath em atica lly   r ep r esen ted   u s i n g   m atr i x   n o tatio n .   Giv en   an   in p u t v ec to r     an d   we ig h t m atr ices  ,   th e  o u tp u t  o f   a  l ay er   wr itten   as   ( 1 0 ) .     ( ) = ( ( ) ( − 1 ) + ( ) ) + ( − 1 )   ( 1 0 )     w h er e  ( )   s y m b o lizes th e  lay er   ac tiv atio n s   at  lay er   , ( )   is   th e  weig h t m atr ix   f o r   th e  lay er   ,   an d   ( )   is   th e   b ias  v ec to r .   T h e  r esid u al  co n n ec tio n   ( − 1 )   s u p p o r ts   g r ad ien ts   an d   ac ce ler ates  co n v er g e n ce .   T h is   R es ML P - b ased   ap p r o ac h   en h an ce s   class if icatio n   o f   r etin al  d is ea s e  ty p es  b y   r esid u al  lear n i n g   f r o m   ex tr ac ted   f ea tu r es  t o   ac h iev e  p r ec is e  class if icatio n .       3.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N   T h is   s ec tio n   d etails  th e   ex p e r im en tal  r esu lts   o f   th e  PIK E R - NE T   ap p r o ac h   was  im p lem e n ted   u s in g   MA T L AB   2 0 2 2 b .   T h e   p r o p o s ed   PIK E R - NE T   ap p r o ac h   w as  ass es s ed   u s in g   a  n u m b er   o f   m etr ics  in   th is   s ec tio n   in clu d in g   s p ec if icity ,   ac cu r ac y ,   F1   s co r e,   r ec all,   an d   p r ec is io n   b ased   o n   im a g es  tak en   f r o m   th e   R FMiD   d ataset.   T h e  ex p er im en tal  r esu lts   o f   th e  PIK E R - N E T   ap p r o ac h   ar e  illu s tr ated   in   Fig u r e  4   f o r   r etin a l   d is ea s e  class if icatio n .   T h e  ex p er im e n tal  r esu lt  o f   th e  PIK E R - NE T   ap p r o ac h   is   s h o wn   in   Fig u r e  4 .   I n   c o lu m n   1 ,   th e  in p u t   r etin al  im ag es  ar e  co llected   f r o m   th e  R FMiD   d ataset.   I n   c o lu m n   2 ,   SC R A B   to   en h an ce   r etin al  im ag es  b y   p r eser v in g   ed g es  wh ile  r ed u ci n g   n o is e  f o llo wed   b y   d ata   au g m en tatio n   in   co lu m n   3 .   Feat u r e  e x tr ac tio n   u s in g   I m R esNet - R S  to   ex tr ac t  th e  f ea tu r e  im ag es  in   co lu m n   4 .   Fi n ally ,   th e  R esML P  is   u s ed   to   class if y   th e  r etin al  d is ea s e  n am ely   AR MD ,   B R V O,   DN,   DR ,   Hea lth y ,   an d   MY A  in   co lu m n   4 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 7 2 2 - 2 5 8 6   I AE S I n t J Ro b   &   Au to m ,  Vo l .   1 5 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   20 2 6 :   6 7 8 - 6 8 9   684       Fig u r e  4 .   E x p er im e n tal  r esu lt o f   th e  PIK E R - NE T   ap p r o ac h       3 . 1 .     P er f o r m a nce  a na ly s is   T h e  PIK E R - NE T   was  ass e s s e d   in   th is   s ec tio n   u s in g   a  n u m b er   o f   m etr ics,  in clu d in g   s p ec if icity   ( Sp ) ,   F1   s co r e,   ac cu r ac y   ( Ac) ,   p r ec i s io n   ( Pr) ,   an d   r ec all  ( R c) ,   o n   t h e  g ath er e d   R FMiD  d ataset.      =   +      ( 1 1 )      =    +   +  +  +    ( 1 2 )      =   +    ( 1 3 )      =   +      ( 1 4 )     1  = 2 (   ∗  + )   ( 1 5 )     w h er e  T P  a n d   T N  in d icate   tr u e  p o s itiv es  an d   n eg ativ es  o f   th e  s am p le   im ag es,   FP   an d   FN  in d icate s   f alse  p o s itiv es a n d   n eg ativ es o f   th e  s am p le  im ag es.   T ab le  1   p r esen ts   th e  s p ec if icity ,   F1   s co r e,   r ec all,   ac cu r ac y ,   a n d   p r ec is io n   o f   th e  p r o p o s ed   m eth o d   f o r   class es  with   m u ltip le  lev els.   T ab le  1   d is p lay s   th e  ef f icien c y   m etr ics  o f   th e  p r o p o s ed   m e th o d   f o r   th e  class es   lis ted   b elo w:  AR MD ,   B R V O,   DN,   DR ,   Hea lth y ,   an d   MY A .   T h e  ac cu r ac y   o f   th e  p r o p o s ed   ap p r o ac h   is   9 6 . 3 7 %  f o r   AR MD ,   9 8 . 5 6 %  f o r   B R VO,   9 7 . 8 1 %  f o r   DN,   9 9 . 1 1 %  f o r   DR ,   9 9 . 8 7   f o r   Hea lt h y ,   a n d   9 7 . 1 6 %  f o r   MY A  r esp ec tiv ely .   T h e  p r o p o s ed   ap p r o ac h   ac h iev es a   to tal  ac cu r ac y   r ate  o f   9 8 . 1 4 %.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I AE S I n t J Ro b   &   Au to m   I SS N:   2722 - 2 5 8 6       P I K E R - N E T:  Mu lti - cla s s   r etin a l d is ea s e  cla s s ifica tio n   u s in g   P ied   K in g fis h er  …  ( Lis s y  Dev a s a h a ya m )   685   T h e  p er f o r m a n ce   ev alu atio n   o f   th e  p r o p o s ed   PIK E R - NE T   a p p r o ac h   ac r o s s   1 0 0   ep o ch s   is   illu s tr ated   in   Fig u r e  5 ,   s h o win g   b o th   t h e  ac cu r ac y   a n d   lo s s   cu r v es  d u r in g   th e   tr ain in g   an d   test in g   s tag es.  Fig u r e  5 ( a)   d em o n s tr ates  th e  ac c u r ac y   c u r v e  o f   th e  PIK E R - NE T   a p p r o ac h   b ased   o n   th e   g ath e r ed   R FMiD   d ataset.   T h e  PIK E R - NE T   tr ain in g   an d   test i n g   ac cu r ac y   c u r v e  d is p lay s   a  h ig h   ac cu r ac y   lev el  o f   9 8 . 1 4 %.  T h e  PIK E R - NE T   ap p r o ac h   lo s s   cu r v e,   wh ich   d is p lay s   1 0 0   ep o ch s ,   is   illu s tr ate d   in   Fig u r e  5 ( b ) .   I t  ac h ie v es  a  lo w  lo s s   o f   1 . 8 6 %,  in d icatin g   th at  th e  PIK E R - NE T   m o d el  p e r f o r m s   ef f ec tiv ely   d u r in g   b o th   th e  test in g   an d   tr a in in g   s tag es.       T ab le  1 .   Per f o r m an ce   an aly s is   o f   PIK E R - NE T   m eth o d   C l a s ses   A c c u r a c y %   S p e c i f i c i t y %   P r e c i s i o n %   R e c a l l %   F 1 sc o r e %   A R M D   9 6 . 3 7   9 7 . 4 0   9 5 . 3 2   9 6 . 3 8   9 8 . 0 2   B R V O   9 8 . 5 6   9 8 . 1 1   9 4 . 6 5   9 8 . 3 0   9 7 . 2 1   DN   9 7 . 8 1   9 6 . 3 2   9 4 . 2 2   9 5 . 8 1   9 6 . 8 9   DR   9 9 . 1 1   9 8 . 9 7   9 6 . 3 7   9 8 . 4 2   9 9 . 0 4   H e a l t h y   9 9 . 8 7   9 9 . 2 1   9 7 . 9 4   9 5 . 3 9   9 8 . 2 7   M Y A   9 7 . 1 6   9 1 . 8 0   9 4 . 3 7   9 3 . 9 4   9 2 . 9 5           ( a)   ( b )     Fig u r e  5 .   Per f o r m an c e  cu r v es o f   th e  p r o p o s ed   PIK E R - NE T   ap p r o ac h   o n   th e  R FMiD  d atas et,   s h o win g   ( a)   th e  tr ain in g   an d   test in g   ac cu r ac y   c u r v e  an d   ( b )   th e  tr ai n in g   a n d   t esti n g   lo s s   cu r v e       3 . 2 .     Co m pa ra t iv e  a na ly s is   T h is   s ec tio n   in clu d es  a  co m p ar ativ e  ass es s m en t  of   tr ad itio n al  n eu r al  n etwo r k s   an d   th e  PI KE R - NE T   ap p r o ac h .   I t   h as  b ee n   d em o n s tr ated   to   b e   m o r e  p r o d u ctiv e  th an   e x is tin g   m eth o d s   as  d em o n s tr ated   b y   th e   co m p ar is o n   o f   p er f o r m an ce   m etr ics  in clu d in g   p r ec is io n ,   s p ec if icity ,   F1   s co r e,   r ec all,   an d   ac cu r ac y .   T h e  co m p ar ativ e  e v alu atio n   i n v o lv es th e  ex is tin g   DL   Netwo r k   an d   p r o p o s ed   m o d el.   T ab le  2   d em o n s tr ates  th e  co m p ar is o n   o f   ex is tin g   ap p r o ac h e s   an d   p r o p o s ed   ap p r o ac h .   T h e   ac cu r ac y   o b tain ed   b y   t h e  PIK E R - NE T   ap p r o ac h   an d   ex is tin g   m eth o d s   s u ch   as  C NN,   VGG1 6 ,   D B N,   an d   ML P.  T h e   p r o p o s ed   m o d el  p er f o r m s   7 . 7 0 %,  5 . 2 1 %,  3 . 3 9 %,  a n d   2 . 9 8 %  b etter   th an   th e  co n v en tio n a l  ap p r o ac h es,  s u ch   as  C NN,   VGG1 6 ,   DB N  an d   ML P.        T ab le  2 .   C o m p a r is o n   o f   ex is tin g   m o d els with   p r o p o s ed   m o d el   T e c h n i q u e s   A c c u r a c y %   S p e c i f i c i t y %   P r e c i s i o n %   R e c a l l %   F 1 sc o r e %   C N N     9 1 . 1 2   8 9 . 6 2   8 8 . 0 7   9 1 . 6 3   8 9 . 2 3   V G G 1 6   9 3 . 2 8   9 1 . 7 4   9 0 . 9 6   9 2 . 9 5   9 2 . 6 7   D B N   9 4 . 9 2   9 3 . 3 1   9 2 . 3 5   9 4 . 0 2   9 3 . 9 1   M LP   9 5 . 3 0   9 4 . 7 5   9 3 . 6 9   9 5 . 9 3   9 4 . 3 8   P r o p o se d   R e s M LP   9 8 . 1 4   9 5 . 3 2   9 6 . 2 3   9 7 . 1 4   9 8 . 9 7       T ab le  3   s h o ws  th e  co m p ar is o n   o f   ex is tin g   m o d els  an d   th e  p r o p o s ed   PIK E R - NE T   ap p r o ac h .   T h e   ev id en ce   in clu d es  a  co m p r e h en s iv e  ev alu atio n   o f   th e  p r o p o s ed   PIK E R - NE T   ap p r o a ch   u s in g   m u ltip le   p er f o r m an ce   m etr ics  o n   th e  R FMiD   d ataset.   T h e  PIK E R - N E T   ap p r o ac h   ac h iev es  a  h ig h er   ac cu r ac y   r ate  o f   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 7 2 2 - 2 5 8 6   I AE S I n t J Ro b   &   Au to m ,  Vo l .   1 5 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   20 2 6 :   6 7 8 - 6 8 9   686   9 8 . 1 4 %   in   class if y in g   r etin al   d is ea s es,  o u tp er f o r m in g   ex is tin g   m et h o d s   b y   3 . 2 4 %,  4 . 2 4 %,   6 . 2 3 %,  an d   2 . 0 0 %   co m p ar ed   to   E y eDe e p - Net,   I DL - MRDD,   Dee p Diab etic,   an d   Vis io n Dee p - AI   r esp ec tiv ely .   T h e  p r o p o s ed   PIK E R - NE T   m o d el  s h o ws th at   th e  co m p ar is o n   o f   t h e  ac cu r a cy   is   s u p er io r   to   t h e  ex is tin g   a p p r o ac h .       T ab le  3 .   Co m p a r is o n   o f   th e  ex is tin g   an d   p r o p o s ed   a p p r o ac h es   Au th o rs   M e th o d s   Ac c u ra c y   S e n g a r  e t  a l.   [ 1 4 ]   Ey e De e p - Ne t   9 5 . 0 6 %   Va iy a p u ri  e t  a l.   [1 6 ]   IDL - M RDD   9 4 . 1 4 %   Alb e laih i   a n d   I b ra h im [1 8 ]     De e p Dia b e ti c   9 2 . 3 8 %   Jo sh i  e t  a l.   [ 1 9 ]   Visio n De e p - AI   9 6 . 2 1 %   P ro p o se d   M CRNET - RS   9 8 . 1 4 %       4.   CO NCLU SI O N   T h is   r esear ch   p r o p o s ed   a  n o v el  PIK E R - NE T   ap p r o ac h   f o r   ac cu r ate  m u lti - class   r etin al  d is ea s e   class if icatio n .   T h e  in p u t  f u n d u s   im ag es  f r o m   th e   R FMiD  d ataset  ar e  p r e - p r o ce s s ed   u s in g   a  SC R AB   f ilter   f o r   en h an ce s   im ag e  clar ity   b y   p r eser v in g   e d g es  wh ile  r ed u cin g   n o is e.   T h e  I m R esNet - R S  in teg r ated   with   T em p o r al   Atten tio n   is   th e n   em p lo y ed   to   ex tr ac t  d ee p   h i er ar ch ical  f ea t u r es  with   en h a n ce d   d is cr im in ativ e  p o wer .   PKO  alg o r ith m   is   u ti lized   f o r   f ea tu r e  s elec tio n ,   ef f ec tiv ely   r ed u ci n g   r e d u n d an t   in f o r m atio n   wh ile  r etain in g   th e   m o s t  r elev a n t  f e atu r es.  R esML P   is   u s ed   to   class if y   r etin al  d is ea s es  in to   AR MD ,   B R VO,   DN,   DR ,   Hea lth y ,   an d   MY A.   T h e  ef f ec tiv en ess   o f   th e  p r o p o s ed   PIK E R - NE T   ap p r o ac h   is   ev alu ated   u s in g   p er f o r m an ce   m etr ics  s u ch   as  a cc u r ac y ,   s p ec if icity ,   r ec all,   p r ec is io n ,   an d   F1 - s co r e.   T h e   PI KE R - NE T   ap p r o ac h   ac h iev es  an   o v er all  ac cu r ac y   o f   9 8 . 1 4 %,  an d   F1 s co r e  o f   9 7 . 0 6 %.  T h e  PIK E R - NE T   ap p r o ac h   im p r o v es  an   o v er all  ac cu r ac y   b y   3 . 2 4 %,  4 . 2 4 %,  6 . 2 3 %,  an d   2 . 0 0 %  co m p ar ed   t o   E y eDe ep - Net,   I DL - MRDD,   Dee p Diab etic,   an d   Vis io n Dee p - AI   r esp ec tiv ely .   I n   th e  f u tu r e,   th e  p r o p o s ed   ap p r o ac h   ca n   ex ten d   to   lar g er   m u ltimo d al  r etin al  d atasets   to   im p r o v e  s tr o n g   a n d   g e n er aliza tio n .       ACK NO WL E DG M E N T S   T h e  au t h o r   wo u ld   lik e   to   ex p r ess   h is   h ea r tf elt   g r atitu d e  t o   th e   s u p er v is o r   f o r   h is   g u i d an ce   a n d   u n wav er in g   s u p p o r t d u r in g   t h is   r esear ch   f o r   h is   g u id an ce   an d   s u p p o r t.       F UNDING   I NF O R M A T I O N   Au th o r s   s tate  n o   f u n d in g   in v o lv ed .       AUTHO R  CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al  u s es  th e  C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT )   to   r ec o g n ize  in d iv id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .     Na m e  o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   L is s y   Dev asah ay am     ✓     ✓   ✓       ✓   ✓         ✓     R am y a  Dev i  Mu r u g ad asan     ✓   ✓       ✓     ✓     ✓   ✓   ✓       An an d h i Sam u el  Vijay alak s h m i   ✓       ✓   ✓     ✓     ✓       ✓   ✓     C h an th iy a  Pu h alen th i     ✓   ✓       ✓   ✓     ✓     ✓   ✓       R am n ath   Mu th u s am y   ✓     ✓       ✓     ✓     ✓   ✓     ✓     Ah ilan   Ap p ath u r ai   ✓       ✓   ✓     ✓     ✓       ✓       Nata r ajan   Mo h an a  Su g an th i   ✓     ✓   ✓   ✓     ✓       ✓   ✓     ✓       C   :    C o n c e p t u a l i z a t i o n   M   :    M e t h o d o l o g y   So   :    So f t w a r e   Va   :    Va l i d a t i o n   Fo   :    Fo r mal   a n a l y s i s   I   :    I n v e s t i g a t i o n   R   :    R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi   :    Vi su a l i z a t i o n   Su   :    Su p e r v i s i o n   P   :    P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu   :    Fu n d i n g   a c q u i si t i o n     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I AE S I n t J Ro b   &   Au to m   I SS N:   2722 - 2 5 8 6       P I K E R - N E T:  Mu lti - cla s s   r etin a l d is ea s e  cla s s ifica tio n   u s in g   P ied   K in g fis h er  …  ( Lis s y  Dev a s a h a ya m )   687   CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT   T h e  au t h o r s   d ec lar e   th at  th e y   h av e  n o   k n o wn   c o m p etin g   f in an cial  in ter ests   o r   p er s o n al  r el atio n s h ip s   th at  co u ld   h av e  ap p ea r ed   t o   in f lu en ce   th e  wo r k   r e p o r te d   in   t h is   p ap er .       I NF O RM E D  CO NS E N T   Au th o r s   ce r tify   th at  au th o r s   h av e  ex p lain ed   th e  n atu r e  an d   p u r p o s e  o f   th is   s tu d y   to   th e  ab o v e - n am e d   in d iv id u al,   a n d   a u th o r s   h av e  d is cu s s ed   th e  p o ten tial  b en e f i ts   o f   th is   s tu d y   p ar ticip atio n .   T h e  q u esti o n s   th e  in d iv id u al  h ad   a b o u t  th is   s tu d y   h av e  b ee n   an s wer ed ,   an d   we  will  a lway s   b e  av ailab l e  to   ad d r ess   f u tu r e   q u esti o n s .       E T H I CAL AP P RO V AL     Ou r   r esear ch   g u id e  r e v iewe d   a n d   eth ically   ap p r o v ed   th is   m a n u s cr ip t f o r   p u b lis h in g   in   th is   j o u r n al.       DATA AV AI L AB I L I T Y   Data   s h ar in g   n o t  ap p licab le  t o   th is   ar ticle  as  n o   d atasets   we  r eg en er ated   o r   an al y s ed   d u r in g   t h e   cu r r en t stu d y .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   M .   E l sh a r k a w y   e t   a l . ,  “ O C T - Tr a n s :   a   n o v e l   t r a n sf o r m e r   b a c k b o n e   w i t h   m u l t i m o d a l   f e a t u r e   e x t r a c t i o n   i n   O C T - b a se d   r e t i n a l   d i s e a se   c l a ss i f i c a t i o n , ”   i n   2 0 2 5   I EE E  2 2 n d   I n t e rn a t i o n a l   S y m p o si u m   o n   Bi o m e d i c a l   I m a g i n g   ( I S BI ) ,   A p r .   2 0 2 5 ,   p p .   1 – 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I S B I 6 0 5 8 1 . 2 0 2 5 . 1 0 9 8 0 7 9 0 .   [ 2 ]   G .   R .   H e ma l a k sh mi ,   M .   M u r u g a p p a n ,   M .   Y .   S i k k a n d a r ,   S .   S .   B e g u m,   a n d   N .   B .   P r a k a sh ,   “ A u t o ma t e d   r e t i n a l   d i s e a se  c l a ssi f i c a t i o n   u si n g   h y b r i d   t r a n sf o r mer   mo d e l   ( S V i T)   u si n g   o p t i c a l   c o h e r e n c e   t o m o g r a p h y   i m a g e s, ”   N e u ra l   C o m p u t i n g   a n d   Ap p l i c a t i o n s ,    v o l .   3 6 ,   n o .   1 6 ,   p p .   9 1 7 1 – 9 1 8 8 ,   J u n .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 0 0 5 2 1 - 0 2 4 - 0 9 5 6 4 - 7.   [ 3 ]   M .   El k h o l y   a n d   M .   A .   M a r z o u k ,   “ D e e p   l e a r n i n g - b a se d   c l a ssi f i c a t i o n   o f   e y e   d i se a ses   u si n g   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   f o r   O C T   i ma g e s, ”   F ro n t i e rs   i n   C o m p u t e r   S c i e n c e ,   v o l .   5 ,   J a n .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 3 3 8 9 / f c o mp . 2 0 2 3 . 1 2 5 2 2 9 5 .   [ 4 ]   T.   D .   N g u y e n ,   D . - T.   Le ,   J.  B u m,  S .   K i m ,   S .   J.  S o n g ,   a n d   H .   C h o o ,   “ R e t i n a l   d i s e a s e   d i a g n o s i s  u si n g   d e e p   l e a r n i n g   o n   u l t r a - w i d e - f i e l d   f u n d u s i ma g e s, ”   D i a g n o s t i c s ,   v o l .   1 4 ,   n o .   1 ,   p .   1 0 5 ,   J a n .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / d i a g n o st i c s 1 4 0 1 0 1 0 5 .   [ 5 ]   S .   D .   K h a n ,   S .   B a s a l a ma h ,   a n d   A .   L b a t h ,   “ A   n o v e l   d e e p   l e a r n i n g   f r a mew o r k   f o r   r e t i n a l   d i s e a s e   d e t e c t i o n   l e v e r a g i n g   c o n t e x t u a l   a n d   l o c a l   f e a t u r e s  c u e s  f r o m  r e t i n a l   i mag e s, ”   Me d i c a l   &   Bi o l o g i c a l   E n g i n e e ri n g   & C o m p u t i n g ,   v o l .   6 3 ,   n o .   7 ,   p p .   2 0 2 9 – 2 0 4 6 ,   Ju l .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s1 1 5 1 7 - 0 2 5 - 0 3 3 1 4 - 0.   [ 6 ]   C .   V e n k a t a i a h   e t   a l . ,  “ A   n o v e l   e y e   d i se a se   se g m e n t a t i o n   a n d   c l a ss i f i c a t i o n   m o d e l   u si n g   a d v a n c e d   d e e p   l e a r n i n g   n e t w o r k , ”   Bi o m e d i c a l   S i g n a l   Pr o c e s si n g   a n d   C o n t r o l ,   v o l .   1 0 5 ,   p .   1 0 7 5 6 5 ,   J u l .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . b s p c . 2 0 2 5 . 1 0 7 5 6 5 .   [ 7 ]   M .   B e r r i m i   a n d   A .   M o u ss a o u i ,   “ D e e p   l e a r n i n g   f o r   i d e n t i f y i n g   a n d   c l a s si f y i n g   r e t i n a l   d i s e a s e s, ”   i n   2 0 2 0   2 n d   I n t e rn 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 r  a n d   I n f o rm a t i o n   S c i e n c e s (I C C I S ) ,   O c t .   2 0 2 0 ,   p p .   1 – 6 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C C I S 4 9 2 4 0 . 2 0 2 0 . 9 2 5 7 6 7 4 .   [ 8 ]   B .   R . M . ,   K .   B .   V a r d h a n ,   M .   N i d h i s h ,   S .   K i r a n   C . ,   D .   N a h i d   S h a m e e m ,   a n d   V .   S a i   C h a r a n ,   “ E y e   d i s e a s e   d e t e c t i o n   u s i n g   d e e p   l e a r n i n g   m o d e l s  w i t h   t r a n sf e r   l e a r n i n g   t e c h n i q u e s , ”   I C S T   T r a n sa c t i o n s   o n   S c a l a b l e   I n f o rm a t i o n   S y s t e m s ,   v o l .   1 1 ,   Ju l .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 4 1 0 8 / e e t s i s. 5 9 7 1 .   [ 9 ]   R .   S a r k i ,   K .   A h me d ,   H .   W a n g ,   a n d   Y .   Zh a n g ,   “ A u t o ma t e d   d e t e c t i o n   o f   mi l d   a n d   m u l t i - c l a ss   d i a b e t i c   e y e   d i s e a ses   u s i n g   d e e p   l e a r n i n g , ”   H e a l t h   I n f o rm a t i o n   S c i e n c e   a n d   S y st e m s ,   v o l .   8 ,   n o .   1 ,   p .   3 2 ,   D e c .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 1 3 7 5 5 - 0 2 0 - 0 0 1 2 5 - 5.   [ 1 0 ]   K .   R .   A k h i l a ,   N .   M u t h u k u mara n ,   a n d   A .   A h i l a n ,   “ C l a ss i f i c a t i o n   o f   c e r v i c a l   c a n c e r   u s i n g   a n   a u t o e n c o d e r   a n d   c a s c a d e d   m u l t i l a y e r   p e r c e p t r o n , ”   I ETE   J o u r n a l   o f   R e se a rc h ,   v o l .   7 0 ,   n o .   1 ,   p p .   2 6 – 3 6 ,   J a n .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 8 0 / 0 3 7 7 2 0 6 3 . 2 0 2 2 . 2 1 4 2 8 5 9 .   [ 1 1 ]   R .   S h o b a n a ,   A .   V .   K .   Li j a ,   a n d   S .   S .   M a r i c e ,   “ G D 2 - EFF I N ET:   G l a u c o m a   d i se a se   d e t e c t i o n   a n d   se g me n t a t i o n   o f   d e e p   l e a r n i n g   mo d e l s   u s i n g   Ef f i c i e n t N e t B 0 , ”   I n t e rn a t i o n a l   J o u r n a l   o f   C u rr e n t   B i o - Me d i c a l   En g i n e e r i n g   ( I J C BE) ,   v o l .   1 ,   n o .   2 ,   p p .   4 5 – 5 1 ,   2 0 2 3 .   [ 1 2 ]   J.  Je n c y   a n d   S .   S h u n mu g a n ,   “ D e e p   l e a r n i n g - b a se d   d i a b e t i c   r e t i n o p a t h y   f o r   c l a ss i f y i n g   r e t i n a l   i m a g e s, ”   I n t e r n a t i o n a l   J o u rn a l   o f   C u rr e n t   B i o - Me d i c a l   En g i n e e ri n g   ( I J C BE) ,   v o l .   3 ,   n o .   3 ,   p p .   5 8 – 6 4 ,   2 0 2 5 .   [ 1 3 ]   A .   A h i l a n ,   M .   A n l i n   S a h a y a   T i n u ,   A .   Jasmi n e   G n a n a   M a l a r ,   a n d   B .   M u t h u   K u m a r ,   “ S t a t i o n a r y   w a v e l e t - o r i e n t e d   l u mi n a n c e   e n h a n c e me n t   a p p r o a c h   f o r   b r a i n   t u m o r   d e t e c t i o n   w i t h   m u l t i - m o d a l i t y   i ma g e s, ”   i n   E v o l u t i o n   i n   C o m p u t a t i o n a l   I n t e l l i g e n c e .   FI C T A   2 0 2 3 .   S m a r t   I n n o v a t i o n ,   S y st e m s  a n d   T e c h n o l o g i e s  ( S I S T , v o l u m e   3 7 0 ) ,   S p r i n g e r ,   S i n g a p o r e ,   2 0 2 3 ,   p p .   4 6 1 – 473 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 981 - 99 - 6 7 0 2 - 5 _ 3 8 .   [ 1 4 ]   N .   S e n g a r ,   R .   C .   J o s h i ,   M .   K .   D u t t a ,   a n d   R .   B u r g e t ,   “ E y e D e e p - N e t :   a   m u l t i - c l a ss  d i a g n o si s  o f   r e t i n a l   d i s e a s e s  u si n g   d e e p   n e u r a l   n e t w o r k , ”   N e u r a l   C o m p u t i n g   a n d   A p p l i c a t i o n s ,   v o l .   3 5 ,   n o .   1 4 ,   p p .   1 0 5 5 1 – 1 0 5 7 1 ,   M a y   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 0 0 5 2 1 - 0 2 3 - 0 8 2 4 9 - x.   [ 1 5 ]   N .   G o u r   a n d   P .   K h a n n a ,   “ M u l t i - c l a ss   m u l t i - l a b e l   o p h t h a l m o l o g i c a l   d i s e a se   d e t e c t i o n   u si n g   t r a n sf e r   l e a r n i n g   b a s e 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 , ”   Bi o m e d i c a l   S i g n a l   P ro c e ssi n g   a n d   C o n t r o l ,   v o l .   6 6 ,   p .   1 0 2 3 2 9 ,   A p r .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . b s p c . 2 0 2 0 . 1 0 2 3 2 9 .   [ 1 6 ]   T.   V a i y a p u r i   e t   a l . ,  “ I n t e l l i g e n t   d e e p   l e a r n i n g   b a s e d   m u l t i - r e t i n a l   d i sea s e   d i a g n o si s   a n d   c l a ssi f i c a t i o n   f r a m e w o r k , ”   C o m p u t e rs ,   Ma t e r i a l s &   C o n t i n u a ,   v o l .   7 3 ,   n o .   3 ,   p p .   5 5 4 3 – 5 5 5 7 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 2 6 0 4 / c mc. 2 0 2 2 . 0 2 3 9 1 9 .   [ 1 7 ]   M .   A .   R o d r í g u e z ,   H .   A l M a r z o u q i ,   a n d   P .   Li a t s i s,  “ M u l t i - l a b e l   r e t i n a l   d i s e a se  c l a ssi f i c a t i o n   u s i n g   t r a n sf o r mers , ”   I EEE  J o u r n a l   o f   Bi o m e d i c a l   a n d   H e a l t h   I n f o rm a t i c s ,   v o l .   2 7 ,   n o .   6 ,   p p .   2 7 3 9 – 2 7 5 0 ,   Ju n .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / JB H I . 2 0 2 2 . 3 2 1 4 0 8 6 .   [ 1 8 ]   A .   A l b e l a i h i   a n d   D .   M .   I b r a h i m ,   “ D e e p D i a b e t i c :   a n   i d e n t i f i c a t i o n   sy s t e m   o f   d i a b e t i c   e y e   d i s e a s e s  u si n g   d e e p   n e u r a l   n e t w o r k s, ”   I EEE  A c c e ss ,   v o l .   1 2 ,   p p .   1 0 7 6 9 – 1 0 7 8 9 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 4 . 3 3 5 4 8 5 4 .   [ 1 9 ]   R .   C h a n d r a   J o s h i ,   A .   K u mar  S h a r ma,   a n d   M .   K i sh o r e   D u t t a ,   “ V i si o n D e e p - A I :   D e e p   l e a r n i n g - b a s e d   r e t i n a l   b l o o d   v e ss e l s   seg m e n t a t i o n   a n d   mu l t i - c l a ss  c l a s si f i c a t i o n   f r a m e w o r k   f o r   e y e   d i a g n o si s, ”   Bi o m e d i c a l   S i g n a l   Pro c e ss i n g   a n d   C o n t r o l ,   v o l .   9 4 ,     p .   1 0 6 2 7 3 ,   A u g .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . b sp c . 2 0 2 4 . 1 0 6 2 7 3 .   [ 2 0 ]   M .   Y a n g ,   J .   D u ,   a n d   R .   L v ,   “ C R A T:   A d v a n c e d   t r a n sf o r mer - b a se d   d e e p   l e a r n i n g   a l g o r i t h ms   i n   O C T   i ma g e   c l a ss i f i c a t i o n , ”   Bi o m e d i c a l   S i g n a l   Pr o c e s si n g   a n d   C o n t r o l ,   v o l .   1 0 4 ,   p .   1 0 7 5 4 4 ,   J u n .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . b s p c . 2 0 2 5 . 1 0 7 5 4 4 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.