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 .   5 ,  Octo b er   20 26 ,   p p .   1 7 2 8 ~ 1 7 4 4   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 5 . 27976           1728       J o ur na l ho m ep a g e :   h ttp : //telko mn ika . u a d . a c. i d   M RI seg m e ntatio n and  clas sifica tio n using  1 - D and  2 - D  e m pi rica l  m o de  d eco m po sitio n       G ia ng   H o ng   Ng uy en 1, 2 ,   Yen  T hi H o a ng   H ua 1 ,   Ng a n Vuo ng   T hu y   Ng uy en 1 ,   L iet   Va n  Da ng 3   1 D e p a r t me n t   o f   P h y si c s  a n d   C o mp u t e r   S c i e n c e ,   F a c u l t y   o f   P h y si c s a n d   En g i n e e r i n g   P h y si c s,   U n i v e r si t y   o f   S c i e n c e ,   V i e t   N a m N a t i o n a l   U n i v e r si t y ,   H o   C h i   M i n h   C i t y ,   V i e t n a m   2 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 ,   C a o   T h a n g   T e c h n i c a l   C o l l e g e ,   H o   C h i   M i n h   C i t y ,   V i e t n a m   3 D e p a r t me n t   o f   N a t u r e ,   D o n g   N a i   U n i v e r si t y ,   T a m H i e p   W a r d ,   D o n g   N a i   C i t y ,   V i e t n a m       Art i cle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   A p r   1 ,  2 0 2 6   R ev i s ed   J u l   22 ,  2 0 2 6   A cc ep ted   A u g   28 ,  2026       T h is  stu d y   p ro p o se s  a   n e w   f ra m e w o rk   f o r  b ra in   m a g n e ti c   re so n a n c e   im a g in g   ( M RI )   t u m o r  d e tec ti o n   a n d   c las sif ica ti o n   u si n g   1 - D   a n d   2 - D  e m p iri c a l  m o d e   d e c o m p o siti o n   (EM D )  /   b id ime n sio n a l   e m p iri c a l  m o d e   d e c o m p o siti o n   ( BEM D) .   T h e se   a d a p ti v e   a lg o rit h m s  o p ti m ize   i m a g e   d e n o isi n g ,   se g m e n tatio n   a n d   f e a tu re   e x tra c ti o n .   T u m o rs  a re   d e tec t e d   u sin g   a   g lo b a l   th re sh o l d   d e riv e d   f ro m   EM D - g e n e ra ted   b im o d a l  c u rv e s.  A   v isu a l   g e o m e tr y   g ro u p   1 9   ( V G G 1 9 )   m o d e l  e x trac ts  f e a tu re s  f ro m   th e   re g io n s  o f   in tere st   (ROI)   a c ro ss   b o th   d e n o ise d   im a g e s  a n d   BEM D  c o m p o n e n ts.  T h e   m e th o d   w a s  v a li d a ted   o n   th e   p u b li c   F ig sh a re   b ra in   t u m o r  d a tas e t .   F o r  se g m e n tatio n ,   th e   p ro p o se d   m e th o d   p e rf o rm e d   sim il a rl y   to   m u lt il e v e l  Otsu ,   Ka p u r - Ha r m o n ic,  a n d   K - m e a n s  a lg o rit h m s.  It  a c h iev e d   a n   a v e r a g e   p r e c isio n   o f   9 6 . 7 0 % ,   slig h t ly   traili n g   K - m e a n s  o f   9 7 . 0 7 % ,   a n d   a   se n siti v it y   o f  9 1 . 0 7 % ,   o u t p e rf o rm in g   K - m e a n s  b u t  f a ll in g   b e h i n d   Ka p u r  a n d   Otsu .   N o tab ly ,   it   a c h iev e d   th e   h i g h e st  F 1 - sc o re   o f   9 3 . 7 0 % ,   ty in g   th e   Otsu   tec h n i q u e .   T h e se   re su lt s  h ig h li g h t   e n h a n c e d   t u m o r  lo c a li z a ti o n ,   re f lec ti n g   se g m e n tatio n   th a t   c lo se ly   a li g n s  w it h   th e   g ro u n d   tru th .   F o r  tu m o r  c las sif ica ti o n ,   e n se m b le   lea rn in g   w a s  u se d   to   d e v e lo p   n in e   m o d e ls,  a ll   o f   w h ich   su rp a ss e d   9 3 %   a c c u ra c y ;  o n e   a c h iev e d   1 0 0 % ,   a n d   t h re e   re a c h e d   9 6 . 7 % .   T h e   p ro p o se d   m e th o d   o u tp e rf o rm e d   se v e n   sta te - of - th e - a rt  tec h n i q u e s  w it h   a   p e a k   a c c u ra c y   o f   9 9 . 0 2 % ,   d e m o n stra ti n g   it s c li n i c a l  v iab il it y .   O v e ra ll ,   in teg ra ti n g   EM D an d   BEM D  a lg o rit h m s  p ro v i d e s  a   su p e ri o r  f ra m e w o rk   f o r  b ra in   t u m o r  se g m e n tatio n   a n d   c las sif ica ti o n   c o m p a re d   trad it io n a l  m e th o d s.   K ey w o r d s :   B id im e n s io n al  e m p ir ical  m o d e  d ec o m p o s itio n     B id im e n s io n al  i n tr i n s ic  m o d e  f u n ctio n     E m p ir ical  m o d e  d ec o m p o s itio n     E m p ir ical  w av ele t tr an s f o r m     V GG 19 - la y er   m o d el   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 :   Gian g   Ho n g   Ng u y en   Dep ar t m en t o f   Gen er al  E d u ca t io n ,   C ao   T h an g   T ec h n ica l Co l leg e,   Ho   C h i M in h   C it y   65  Hu y n h   T h u c  K h an g ,   Sai G o n   W ar d ,   Ho   C h i M in h   C it y ,   Vietn a m   E m ail:  n g u y en h o n g g ia n g @ ca o th an g . ed u . v n ; 2 2 n 3 8 1 0 1 @ s t u d en t. h c m u s . ed u . v n       1.   I NT RO D UCT I O N    T h e  b r ain   is   a  v ital  b u t  co m p lex   o r g an   co n ta in i n g   ap p r o x i m atel y   8 6   b illi o n   n e u r o n s ,   c o n tr o l lin g   v o lu n tar y   a n d   in v o l u n tar y   f u n ctio n s   t h r o u g h   t h e  s o m atic  a n d   au to n o m ic  n er v o u s   s y s te m s .   B r ain   in j u r ies  ar e  class i f ied   as  tr a u m at ic  o r   n o n - tr au m a tic,   w it h   b r ain   tu m o r s   r ep r esen tin g   a  m aj o r   m ed ical  c o n ce r n .   T h e  Glo b al   C an ce r   Ob s er v ato r y   ( G L OB O C A N )   2 0 2 2   r ep o r t  in d icate d   ab o u t  3 2 1 , 7 3 1   g lo b al  b r ain   tu m o r   ca s es,  r es u lti n g   in   2 4 8 , 5 0 0   d ea th s ,   m ai n l y   i n   Asi a  [ 1 ] .   E ar ly   d etec tio n   s i g n i f ica n tl y   i m p r o v e s   p atien t  o u tc o m e s ,   b u t  t h e  s k u ll   s tr u ct u r e  m a k es  d iag n o s is   c h allen g in g .  No n - i n v a s i v e  i m a g in g   tec h n iq u es,  p ar ticu lar l y   m ag n etic  r eso n an ce   i m a g in g   ( MRI ) ,   p lay   a n   i m p o r tan t  r o le  b ec au s e  th e y   p r o v id e  s af e  an d   h ig h - r eso l u tio n   i m ag es  [ 2 ] .   A cc u r ate   MRI  i n ter p r etatio n   d ep en d s   o n   r ad io lo g is t  e x p er tis e   an d   i m a g e  q u al it y .   T o   im p r o v e   d iag n o s tic  ac c u r ac y ,   co m p u ter - a id ed   d iag n o s i s   ( C A D x )   s y s te m s   h a v e  b ee n   d ev elo p ed .   T h ese  s y s te m s   t y p icall y   in cl u d e   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 l  C o n tr o l         MRI   s eg men ta tio n   a n d   cla s s ifica tio n   u s in g   1 - D  a n d   2 - D  emp ir ica l m o d e  …  ( Gia n g   Ho n g   N g u ye n )   1729   p r ep r o ce s s in g ,   s e g m e n tat io n ,   an d   class i f icat io n   u s i n g   tr ad i tio n al  m ac h i n e  lear n i n g   ( ML )   o r   d ee p   lear n in g   ( DL )   m e th o d s .   P r e p r o ce s s in g   en h a n ce s   i m a g e  q u a lit y   an d   r e m o v e s   ar tif ac ts   to   e n s u r e  ac cu r ac y   in   s u b s eq u en t   s tag e s .   Se g m en ta tio n   t h e n   i s o lates  th e   t u m o r   t o   r e v ea l  i ts   g eo m etr y   a n d   lo ca tio n ,   wh ile  cla s s i f icat io n   ca teg o r izes  it  as  b en i g n ,   m ali g n a n t,  o r   in d icativ e  o f   a  s p ec if ic   d is ea s e.   T w o   f i n al  s ta g es  en h a n ce   au to m ated   w o r k f lo w s   b y   r ed u ci n g   d iag n o s tic  er r o r s ,   ac ce ler atin g   cli n i ca l  ass e s s m en ts ,   a n d   i m p r o v i n g   p atie n t  o u tco m e s   [ 3 ] ,  [ 4 ] .   T h e  ch allen g e  o f   w o r k in g   i s   to   d ev elo p   m et h o d s   t h at  ar e  b o th   ac cu r ate  a n d   p r ac tical  to   m a x i m ize   th eir   clin ica l  u tili t y .   C u r r en tl y ,   r esear ch   in   C A Dx   s y s te m s   h ea v i l y   e m p h as izes  d ee p   lear n in g .   Ho w ev er ,   th e   n ee d   f o r   lar g e,   lab eled   d atase ts   an d   h i g h   co m p u tatio n al  p o w er   o f te n   r estricts  it s   ap p licatio n   in   d ev elo p in g   r eg io n s .   C o n s eq u e n t l y ,   tr ad itio n al  an d   h y b r id   tech n iq u e s   f o r   s eg m en tatio n   an d   class i f ic atio n   r e m ain   h ig h l y   r elev an t.  Ho w ev er ,   w h e n   ap p lied   t o   b r ain   MRI,   th ey   f ac e  ch alle n g e s   s u c h   as  n o is e,   in te n s it y   v ar iatio n s ,   an d   an ato m ica l  co m p le x it y .   T h ese   is s u es  lead   to   t h r ee   k e y   li m ita tio n s :  ( i)   g lo b al  th r es h o ld in g   i s   o f te n   i n s u f f icie n t   f o r   d etec tin g   tu m o r s ;  ( ii)   m u ltil ev el  t h r esh o ld i n g   r eq u ir es  a  tr ial - an d - er r o r   ap p r o a ch   to   d eter m in e  o p ti m al   th r es h o ld s ;  an d   ( iii)   f ea tu r es  e x tr ac ted   f r o m   d en o i s ed   r eg io n s   o f   in ter est  ( R OI s )   m a y   o v er l o o k   s u b tle  cli n ical   d etails.  T o   ad d r ess   th ese  li m itatio n s ,   t h is   p ap er   p r o p o s es  a  n o v el  f r a m e w o r k   u s i n g   e m p ir ical  m o d e   d ec o m p o si tio n   ( E MD ,   1 - D)   an d   b id i m en s io n al  e m p ir ical  m o d e  d ec o m p o s it io n   ( B E MD ,   2 - D)   f o r   s ig n al  a n d   i m a g e  p r o ce s s i n g .   T h ese   ad ap tiv e,   m u l tire s o lu tio n ,   d ata - d r iv en   tec h n iq u es  d ec o m p o s e   c o m p le x   n o n - li n ea r   an d   n o n - s tatio n ar y   d ata  in to   in tr i n s ic  m o d e  f u n c tio n s   ( I M Fs )   an d   b id im e n s io n al  in tr in s ic  m o d e  f u n c tio n s   ( B I MFs)  th r o u g h   a  “si f ti n g   p r o ce s s ”  w it h o u t  r el y i n g   o n   f i x ed   b asis   f u n ctio n s .   B ec au s e  e ac h   I MF  a n d   B I MF  r ep r esen t   o s cillatio n s   at  d is ti n ct  f r eq u en c ies,  t h is   p r o ce s s   s i g n i f ica n tl y   e n h a n ce s   t h e  ca p tu r e  o f   s tr u ct u r al  an d   tex t u r al  d etails  ac r o s s   d i f f er en t  s ca le s ,   i m p r o v i n g   o v er all  a n al y s i s .   T h is   s t u d y   i n tr o d u ce s   a  tu m o r   d etec tio n   ap p r o ac h   th at  i n te g r ates  t h e  e m p ir ical  w a v elet  tr an s f o r m   ( E W T )   an d   E MD ,   w h i le  u s i n g   B E MD   alo n g s id e   v is u al  g eo m etr y   g r o u p   1 9   ( VGG1 9 )   f o r   f ea tu r e  ex tr ac tio n .   T h e  f o llo w i n g   s ec tio n   r e v ie w s   p r io r   w o r k   o n   tr ad itio n al  an d   h y b r id   s eg m e n t atio n   an d   clas s i f icatio n   m et h o d s .   Sh e m an to   et  al .  [ 5 ]   d ev elo p ed   HOFilter   f o r   MRI  t u m o r   d e tectio n ,   u tili zi n g   a  m ed ian   f i lt er   ( ap p lied   f i v e  ti m es)  a n d   a  g lo b al  2 5 5 - s ca le  Ots u   t h r es h o ld .   T h e  th r esh o ld   is   d i v id ed   in to   f o u r   i n cr e m en ta l  g r o u p s ,   p r o d u cin g   9 4 . 4 6 %  a cc u r ac y   o n   1 9 8   Kag g le  d ataset   M R I s .   H o w e v er ,   th e  e x ac t  cr iter ia  f o r   t h e  ad d ed   th r es h o ld   v alu e s   r e m ain   u n e x p lain ed .   S h ar m a  e t  a l .  [ 6 ]   p r o p o s ed   a  h y b r id   m u ltil e v el  t h r es h o ld in g   tech n iq u e  p o w er ed   b y   t h e  d y n a m ic  o p p o s ite  b ald   ea g le  s ea r ch   a lg o r it h m .   T h is   m et h o d   u s es K ap u r ’ s   en tr o p y   t o   d eter m i n e  o p ti m a l   th r es h o ld   v al u es.  T ested   o n   MRIs  f r o m   t h e  Fi g s h ar e  d at aset  f o r   t u m o r   d etec tio n ,   th e   p r o p o s ed   a p p r o ac h   d em o n s tr ated   s u p er io r   p er f o r m an ce   o v er   th e  B ald   E ag le  S ea r ch   an d   m u lt ip le  o th er   m u l tilev el  t h r es h o ld in g   tech n iq u es.  Ak an   et  a l .  [ 7 ]   p r o p o s ed   a   h y b r id   th r ee - d i m en s io n al  ( 3D )   s eg m e n tatio n   m et h o d   u s in g   h i s to g r a m   s m o o th in g ,   m u lt i m o d al  p ar ticl e  s w ar m   o p ti m izatio n ,   a n d   n o n - E u clid ea n   p ix el  cl u s ter in g .   E v alu a ted   o n   th r ee   d atasets ,   t h e  m o d el  ac h iev ed   9 5 . 5 2 %  ac cu r ac y   an d   8 5 . 1 5 %  r ec all.   Kr in id i s   et  a l .  [ 8 ]   p r o p o s ed   d eter m i n i n g   th e  g lo b al  i m a g e  th r es h o ld   u s in g   t h e  E MD   o f   t h e  p r o b ab ilit y   m as s   f u n ctio n   ( P MF) .   T h e y   co n s tr u cted   a   th r es h o ld in g   cu r v e  b y   s u m m i n g   t h e  I MFs,  ex cl u d in g   th e  f i r s t  an d   last .   Ho w e v er ,   th i s   m eth o d   is   li m ited   to   s in g le - p ea k ed   d is tr ib u t io n s   a n d   ca n n o t  s u p p o r t  m u ltil e v el   th r esh o ld i n g .   R ao   an d   R ed d y   [ 9 ]   ad ap ted   th is   cu r v e - b u ild i n g   ap p r o ac h ,   alth o u g h   it  lac k s   clea r   p ea k   a n d   v alle y   d ef i n itio n s .   T o   d eter m in e  t h e  n u m b er   o f   clu s ter s   an d   i n itial  ce n ter s   f o r   f u zz y   C - m ea n s   s e g m e n tatio n ,   th e y   ap p lied   a  d o u b le - c u t  te ch n iq u e;  h o w e v er ,   th is   ap p r o ac h   d e m a n d s   h i g h   c o m p u tatio n al  r eso u r c es.   L a k s h m i  et  a l .  [ 1 0 ]   u s ed   b i later al  f ilter i n g   a n d   ME DU - Net+   f o r   n o is e  r e m o v a l  an d   s e m a n tic   s eg m e n tatio n   i n   b r ain   MRI  a n al y s i s .   T h ey   u s ed   R es Net5 0   f o r   f ea tu r e  ex tr ac tio n   an d   a  B a y esia n   r eg u lar ize d   ML   tech n iq u e,   b r ain ,   f o r   t u m o r   ass e s s m e n t.  Af ter   f in e - t u n i n g   b r ain ’ s   p ar a m eter s ,   th eir   m eth o d o lo g y   class i f ied   M R I   i m ag e s   f r o m   t h e  Ka g g le  d ataset  i n to   t h r ee   t u m o r   t y p es  a n d   o n e  n o n - t u m o r   t y p e,   ac h ie v i n g   a n   accu r ac y   o f   9 7 . 7 5 %  af ter   1 0 0 0   ep o ch s .   A a m ir   et  a l .  [ 1 1 ]   p r o p o s ed   a  h y b r id   b r ain   tu m o r   cla s s i f icatio n   f r a m e w o r k   u s i n g   an is o tr o p ic  Gau s s ia n   d en o i s in g ,   m o r p h o lo g ical  en h a n ce m en t,  U - Net   r eg io n   o f   i n ter est   ( R OI )   ex tr ac tio n ,   an d   m u lti s c ale  Den s eNe t  f ea t u r e  e x tr ac ti o n .   T h e  cla s s i f ica tio n   u s ed   r a n d o m   f o r est  ( R F),   s u p p o r t  v ec to r   m ac h i n e  ( SVM ) ,   an d   K - n ea r est  n ei g h b o r s   ( K NN)   m o d els,  ac h iev in g   ac c u r ac ies  o f   9 9 . 6 7 %  o n   th e  Fi s h ar e  d ataset  a n d   9 9 . 9 4 %  o n   Kag g le.   Ku m ar   et  a l .  [ 1 2 ]   im p r o v ed   b r ain   M R I   class i f icat io n   b y   in te g r atin g   i m a g e  en h a n ce m e n t  w it h   E W T .   B y   ex tr ac tin g   e n er g y   an d   e n tr o p y   f ea tu r e s   f r o m   E W T   s u b b an d s ,   th e y   b u ilt  r o b u s t  f ea t u r e  v ec to r s   to   tr ain   SVM   an d   L P B o o s t  class i f ier s .   E v al u ated   o n   2 8 0   i m ag e s ,   b o th   SVM   ( u s i n g   L itt le w o o d - P ale y - b a s e d   E W T )   an d   L P B o o s t  ( u s in g   ten s o r - b ased   E W T )   ac h i ev ed   an   ac cu r ac y   o f   9 6 . 4 3 %.  Gu d ig ar   et  a l .  [ 1 3 ]   c o n d u cted   a  r ev ie w   o n   Dec o m p o s itio n   T ec h n iq u e s   in   M R I   an al y s i s ,   co m p ar in g   B E MD   an d   v ar iatio n al  m o d e  d ec o m p o s it io n   ( VM D)   f o r   class i f icatio n .   T h e y   cla s s i f i ed   th e  d ata  u s i n g   b is p ec tr al  f ea t u r es,  s u p er v is ed   n ei g h b o r h o o d   p r o j ec tio n   e m b ed d in g ,   an d   a n   SVM  cla s s i f ier .   VM D  ac h ie v ed   a   m u lti - clas s   ac c u r ac y   o f   9 0 . 6 8 %,  o u tp er f o r m i n g   B E MD ’ s   8 4 . 4 7 %.  Ho w e v er ,   s p ec i f ic   d etails  o n   f ea t u r e  ex tr ac tio n   co m p o n e n t s   ar e  lack in g .   A d d itio n all y ,   Sah u   et  a l .  [ 1 4 ] ,   Deb   et  a l .  [ 1 5 ] ,   an d   Gh az i  et  a l .  [ 1 6 ]   u s ed   B E MD   to   class i f y   M R I ,   eso p h ag ea l   i m ag e s ,   a n d   m a m m o g r ap h y   i m a g es,  r e s p ec tiv el y .   T h is   w ill   b e  d is c u s s ed   in   f u r t h er   d etail  in   co m p ar i s o n   w it h   ex is ti n g   2 D - E MD   ap p r o ac h es .  B y   ex p lo r in g   B E MD   f o r   f ea tu r e   ex tr ac tio n ,   t h e  latest t h r ee   s t u d ies o f f er   cr itical  p er s p ec tiv es o n   m o d er n   s ig n a l a n d   i m a g e  p r o ce s s in g .   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 l  C o n tr o l ,   Vo l.  24 ,   No .   5 ,  Octo b e r   20 26 :  1 7 2 8 - 1744   1730   T h e  p ap e r s   in   th e  liter atu r e  r ev ie w   co n f ir m   t h e  s tated   li m its   o f   tr ad itio n al  an d   h y b r id   m et h o d s .   T h is   s tu d y   ai m s   to   ad d r ess   th e s e   li m i tatio n s .   O u r   k e y   co n tr i b u tio n s   in c lu d e:  ( i)   d ev elo p i n g   an   M R I   t u m o r   s eg m e n tatio n   f r a m e w o r k   t h at  u s e s   E W T   an d   E MD   f o r   g lo b al  th r es h o ld   d etec tio n ;  ( ii)   hi gh - lev el  f ea t u r es  ar e  ex tr ac ted   b y   VGG1 9   f r o m   a  c o m b i n atio n   o f   t h e  R OI s   f r o m   d en o is ed   i m a g es  a n d   th e  B I M Fs   v ia  B E MD ;  an d   ( iii)   d esig n i n g   h ig h - p er f o r m i n g ,   m u lt i - cla s s   clas s i f icatio n   m o d els  u s in g   e n s e m b le   b ag g i n g   an d   b o o s tin g   m et h o d s .   T h ese  co n tr ib u tio n s   ai m   to   d eliv er   a  r o b u s t  C A D x   s y s te m   t h at  m i n i m ize s   d iag n o s tic  m is c lass if ica tio n ,   estab li s h in g   a  s tr o n g   f o u n d atio n   f o r   clin ica l d ep lo y m en t.   T h e  r em ai n d er   o f   th is   p ap er   is   s tr u c tu r ed   as  f o llo w s .   Secti o n   2   d e s cr ib es  th e  d ata,   eq u i p m e n t,  a n d   m et h o d o lo g y .   Sectio n   3   p r esen ts   ex p er i m e n tal  r esu l ts   an d   d is cu s s io n .   Sectio n   4   p r o v id es  co n clu s io n s   an d   f u tu r e  w o r k .       2.   M E T H O D   2 . 1 .     Da t a   a nd   equip m ent   T h e  Fig s h ar e  b r ain   t u m o r   d ataset  co n s is t s   o f   3 , 0 6 4   T 1 - w ei g h ted   co n tr ast - e n h a n ce d   MRI s   f r o m   2 3 3   p atien ts ,   co llected   at  Nan f a n g   Ho s p ital  a n d   T ian j in   Me d i ca l  Un i v er s it y   i n   C h in a  b et wee n   2 0 0 5   an d   2 0 1 0 .   E ac h   5 1 2 × 5 1 2   im a g e   f ea t u r es  an   i n - p la n e  r eso l u tio n   o f   0 . 4 9 × 0 . 4 9   m m 2 .   T h e  co llecti o n   in c lu d es   1 , 4 2 6   g lio m a s ,   9 3 0   p itu itar y   t u m o r s ,   an d   7 0 6   m en in g io m as,  a n d   p r o v id es t u m o r   lab els,  p atie n t I Ds,  o r ig i n al  i m a g es,   an d   m a s k   d ata  [ 1 7 ] ,  [ 1 8 ] .   Fo r   o u r   ex p er i m e n t s ,   n i n e  i m a g e s   w er e  s elec ted   f o r   s eg m e n tatio n ,   an d   1 5 0   i m ag e s   ( 5 0   p er   tu m o r   t y p e)   w er e  u s ed   f o r   clas s if icatio n .   P r io r   to   s eg m en tatio n   a n d   f ea t u r e  ex tr ac ti o n ,   all  i m ag e s   w er e   en h a n ce d .   A ll  ex p er i m en ts   w er e  co n d u cted   in   M A T L AB   o n   a   lap to p   eq u ip p e d   w it h   an   I n tel  C o r e  i5   p r o ce s s o r   an d   8   GB   R A M,   u s i n g   T h ir u m a lais a m y ’ s  f ast  an d   a d ap tiv e  B E MD   co d e  [ 1 9 ]   an d   an is o tr o p ic  d if f u s io n   f ilter i n g   ( A D F)  co d e   [ 2 0 ] .     2 . 2 .     M et ho ds   2 . 2 . 1 .   B a ck g ro un d t heo ries   T h e  in tr o d u ctio n   p r o v id ed   a  b r ief   o v er v ie w   o f   E MD   an d   B E MD .   T h ese  alg o r ith m s   co n v er t  a  s ig n al   o r   an   i m ag e   in to   I MFs   o r   B I MFs,  w it h   ea c h   I M F  a n d   B I MF  s atis f y in g   cr iter ia:   ( i)   t h e  n u m b er   o f   ex tr e m a  a n d   ze r o   c r o s s in g s   m u s t  eit h er   b e  eq u al  o r   d if f er   b y   at  m o s t  o n e ;   an d   ( ii)   t h e  m ea n   v al u e  o f   t h e  u p p er   an d   lo w er   en v elo p es  m u s t   b e  ze r o .   T h e  E MD   alg o r it h m   o p er ates  th r o u g h   t w o   lo o p s :  th e   in n e r   lo o p   d eter m in e s   in d iv id u al  I MFs  u s in g   a  “ s i f ti n g   p r o ce s s ”,   w h ic h   in v o l v es   i d en tify i n g   lo ca l  m a x i m a  an d   m i n i m a,   co n s tr u cti n g   u p p er   an d   lo w er   e n v elo p es,  an d   iter ativ e l y   s u b tr ac tin g   t h e  m ea n   u n til   th e  I M F  co n d itio n s   ar e  s ati s f ied ,   w h ile   th e  o u ter   lo o p   ex tr ac t s   s u cc es s iv e  I M Fs   a n d   th e   f i n al  r e s id u e.   T h e  B E MD   alg o r ith m   is   a n   ex te n s i o n   o f   E M D   to   t w o   d im e n s io n s .   Ho w e v er ,   w h ile  E MD   u s e s   1 - D  en v elo p e  in ter p o latio n ,   B E MD   u s es  s u r f ac e  in ter p o latio n   [ 2 1 ] .  A lg o r it h m  1   s h o w s   t h e  E MD   alg o r ith m .     A l g o r i t h m   1 .   E MD   alg o r it h m   ( n o te:  cr iter ia  o f   I MF  ( i)   an d   ( ii)  in   tex t )      Step 1:  Initialization               Set input S ( )               Set  0 = ( )               j = 1 (index of IMF)     Step 2: I nner loop (Sifting process  -   Single IMF )               0 = − 1 ( )               m   = 1   (i)      Find local extreme: local extreme in  − 1 ( )   (ii)     Building envelopes: upper and lower envelopes:                 -    Interpolating local extreme by cubic sp l ine,                           ( )      ( )   (iii)     Computing mean envelopes:                       − 1 ( ) = [   ( ) +  ( ) ] 2     iv)      Oscillation component:   ( ) = − 1 ( )   −  − 1 ( )   (v)  S top condition of sifting process:           -   if  : ( ) = =     :   False                  − 1 ( ) = ( )                 = + 1   repeat Step 2(i)          -   if  : ( ) = =     :    True (obtain IMF)                 goto Step 3   Step 3 : Outer loop (Multiple IMFs and Residue)     (i)   Store IMF:              ( ) = ( )   (ii)  Update residue:             ( ) = − 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 l  C o n tr o l         MRI   s eg men ta tio n   a n d   cla s s ifica tio n   u s in g   1 - D  a n d   2 - D  emp ir ica l m o d e  …  ( Gia n g   Ho n g   N g u ye n )   1731   (iii) Stop condition:           -   if  ( ) : multiple extreme                   Set  = + 1   go to Step 2           -   if  ( ) : monotonic trend:   = ( )                   Algorithm stop     Fin all y ,   t h e  in p u t d ata  is   m o d e led   b y   ( 1 )   an d   ( 2 ) :   −   Fo r   E MD :     ( ) = ∑ ( ) = 1 +  ( )   ( 1 )     w h er e,   ( ) : th e  i n p u t s ig n al ,  ( ) : th e  i th   I MF  an d    ( ) : th e  f i n al  r esid u e.   −   Fo r   B E MD :     ( , ) = ∑ ( , ) +  ( , ) = 1   ( 2 )     w h er e,   ( , ) : th e  i n p u t i m a g e,   ( , ) : th e  i th   B I MFs an d    ( , ) : th e  f i n al  r esi d u e.     I MFs  an d   B I MFs  r ep r ese n t   o s cillato r y   co m p o n e n t s   r an g i n g   f r o m   h ig h   to   lo w   f r eq u en cie s ,   co r r esp o n d in g   to   s h o r t - ter m   ( f in e  te x tu r e)   a n d   lo n g - ter m   ( lar g er   s tr u c tu r al  c h an g es)  v ar iati o n s ,   w h ile  t h e  f i n a l   r esid u e  (  )   r ef lects t h e  o v er all  tr en d   o f   th e  s ig n al  o r   th e  b ac k g r o u n d   o f   t h e  i m a g e.   E W T   co m b i n es  p r in cip le s   o f   w a v elet  tr a n s f o r m   a n d   E M D  to   id en ti f y   f r eq u e n c y   s u p p o r ts   in   t h e   Fo u r ier   s p ec tr u m   a n d   co n s tr u ct  ad ap tiv e  w av e let  f ilter s .   U n li k e  E MD ,   w h ich   r elies  o n   te m p o r al  ex tr e m a,   E W T   an al y ze s   th e  s i g n al   in   t h e  f r eq u e n c y   d o m a in .   I t i n v o l v es f o u r   s tep s : ( i)   p er f o r m i n g   f a s t f o u r ier   tr an s f o r m   ( FF T )   f o r   m ag n it u d e  s p ec tr u m   a n al y s i s ,   ( ii)  s e g m en t in g   t h e  s p ec tr u m   b y   d etec tin g   s i g n i f ican t  s p ec tr al  p ea k s ,   ( iii)  co n s tr u cti n g   b an d - p as s   f i lter s   u s i n g   L ittl e w o o d – P aley   f u n ctio n s ,   an d   ( iv )   ap p l y i n g   t h e  f il ter s   to   ex tr ac t   e m p ir ical  m o d es  [ 2 2 ] .     ( ) = ( 0 , )     ∅ 1 ( ) + ∑ ( , )     ( ) = 1   ( 3 )     w h er e,   ( ) :  th e  in p u t,  :  in n er   p r o d u ct,   ∅ 1 ( ) :  th e  s ca li n g   f u n c tio n ,   ( ) :  th e  e m p ir ical  w a v elet  f u n cti o n s ,   an d   : th e  co r r esp o n d in g   tr an s f o r m   co ef f ic ien t s .   E W T   d ec o m p o s es  a  s i g n al   in to   t w o   co m p o n en t s :  a n   ap p r o x i m ate  co m p o n e n t  ( c A )   a n d   a  d etailed   co m p o n e n t  ( cD) .   P r o ce s s in g   ca n   b e  p er f o r m ed   o n   o n e  o r   b o th   co m p o n en ts   d ep en d in g   o n   th e  in te n d ed   r esu lt.   Th e  d iag r am   o f   th e  E W T   alg o r ith m   is   s h o w n   i n   Fi g u r e  1 .           Fig u r e  1 .   Diag r a m   o f   th e  E W T       2 . 2 . 2 .   P ro po s ed  m et ho d   T h e  p r o p o s ed   ap p r o ac h   u s es   E MD   an d   B E MD ,   b ec au s e   th e y   ar e  d ata - d r iv en   m e th o d s ,   t h eir   r esu lti n g   co m p o n e n t s   I MFs  an d   B I MF s   ar e  d ata - ad ap tiv e,   cr ea ted   d ir ec tl y   f r o m   lo ca l  d ata  f ea t u r e s   b ased   o n   v ar y in g   f r eq u en c ies;   th e s e  co m p o n e n t s   r ev ea l  h id d en   tex t u r es  in   th e  d ata  at  d if f er en t   s ca le s   [ 2 3 ] .   T h er ef o r e,   s p ec if ic   f ea t u r es  ca n   b e  s elec ted ,   m a k in g   t h e m   h ig h l y   u s e f u l  f o r   an al y z in g   co m p le x   i m a g es,  p ar ticu lar l y   m ed ical   i m a g es.  Str u ctu r all y ,   th e  p r o p o s ed   m et h o d o lo g y   i s   ex ec u ted   th r o u g h   t h r ee   m ai n   s ta g es:  i m ag e  e n h an ce m e n t,   s eg m e n tatio n ,   a n d   class i f icat i o n .   I m ag e  e n h an ce m e n t  is   p er f o r m ed   in   th r ee   s tep s ;  ( i)   s k u l l  s t r ip p in g :  c r o p   3 – 4   p ix els  f r o m   th e  i m a g e   b o r d er s   to   r em o v e  t h e   li g h t  b o x ,   th en   ap p l y   t h r es h o ld in g   a n d   m o r p h o lo g ical  o p er ato r s   to   s tr ip   th e  s k u ll  [ 2 4 ] ;  ( ii)  n o is e  r ed u ctio n :  t h e  i m a g e   i s   p r o ce s s ed   u s i n g   B E MD   an d   an   an is o tr o p ic  d if f u s io n   f ilte r ;  an d   ( iii)  c o n tr as t   en h a n ce m en t:  t op - h at  a n d   b o tto m - h at  m o r p h o lo g ica l  tr an s f o r m s   ar e  u s ed .  Fi n all y ,   w a v el et  f u s io n   i n te g r ates   th e  r esu lts   o f   s tep s   ( ii)  an d   ( iii )   [ 2 5 ] .   A n   i m a g e   h i s t o g r a m   r e p r e s e n t s   t h e   f r e q u e n c y   d i s t r i b u t i o n   o f   p i x e l   i n t e n s i t i e s .   T h e   P M F   i s   d e f i n e d   a s   [ 8 ] :     ( ) = ℎ ( ) ×   ( 4 )     w h er e,   ℎ ( ) :  th e  h is to g r a m ,   (  ) :  th e  to tal  n u m b er   o f   p ix els  i n   th e  i m ag e ;  f o r   an   8 - b it  g r a y s ca le  i m ag e,   ∈ [ 0 , 255 ] .   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 l  C o n tr o l ,   Vo l.  24 ,   No .   5 ,  Octo b e r   20 26 :  1 7 2 8 - 1744   1732   T h e  P MF  r ef lects  b ac k g r o u n d ,   o b j ec ts ,   an d   b o u n d ar ies  th r o u g h   its   p ea k s   a n d   v alle y s .   Ho w e v er ,   d eter m in i n g   th e  t h r es h o ld   d ir ec tl y   f r o m   ( )   is   d if f ic u lt  d u e  t o   n o is e  an d   h i g h - f r eq u e n c y   p ix els.  T h e   p r o p o s ed   ap p r o ac h   in clu d es:   ( i)   c o m p u t in g   th e  P MF  f r o m   th e  h i s to g r a m ;  ( ii)  s m o o th in g   th e  P MF:  E W T   d ec o m p o s es   th e   P MF  i n to   a p p r o x im a tio n   ( c A )   a n d   d e tail   ( cD)   co m p o n en ts .   D is ca r d in g   t h e  d etail - h ea v y ,   n o is y   cD  co m p o n en t   w h ile  r e tain i n g   th e   lo w - f r eq u e n c y   c A  co m p o n en t  y ield s   a  s m o o t h e d   P MF  f o r   th e  n e x t  s tep ;  ( iii)  c o n s tr u cti n g   a  th r es h o ld   cu r v e:  d ec o m p o s in g   th e  s m o o th   ap p r o x i m at io n   c A   v ia  E MD   y ield s   s ev er al   I MFs  an d   a  r esid u e.   Sin ce   c A  is   s m o o th ,   th e  h ig h es t - f r eq u e n c y   co m p o n e n t  1   is   v ir tu all y   n o is e - f r ee   an d   clea r l y   is o late s   t w o   d is ti n ct  m o d e s :  o n e  co r r esp o n d in g   to   b r ain   s tr u ct u r e  an d   an o t h er   to   tu m o r   p r esen ce .   C o n s eq u en tl y ,   1   is   s elec ted   as   th e  t h r es h o ld   cu r v e  ℎ   f o r   d eter m in in g   t h e  g lo b al  th r es h o l d ;  an d    ( iv )   t u m o r   d etec tio n :  t h e  t h r es h o ld   f r o m   t h e  ℎ   cu r v e,   d e f i n ed   as  t h e  p ix el   v a lu e   at  t h e  m i n i m u m   v al le y   b et w ee n   t h e  t w o   p ea k s ,   is   u s ed   to   b in ar ize  t h e  d en o is ed   MRI  f o r   r a w   t u m o r   d etec ti o n .   Su b s eq u en tl y ,   m o r p h o lo g ical  o p er ato r s   ar e  a p p lied   to   r ef in e  th e  s e g m en tat i o n .   Fo llo w i n g   s e g m en tat io n ,   t h e  tu m o r   ce n ter   is   id en ti f ied ,   an d   a  R OI   m ea s u r in g   2 2 4 × 2 2 4   p ix els  i s   ex tr ac ted   ar o u n d   t h e  t u m o r   i n   t h e  en h a n ce d   MRI,   t h en   B E MD   is   ap p lied   to   th e  R OI   t o   g en er ate  B I MFs :    ( i)   f ea tu r e  ex tr ac tio n :  t h e  R OI s   o f   t w o   s p ec if ic  B I MFs  ar e  s elec ted   an d   in teg r ated   w it h   th e  en h an ce d   MRI ’ s  R OI   to   cr ea te  a  r ed - g r ee n - b lu e   ( R GB )   i m ag e  w it h   e n h a n ce d   f ea tu r e  in p u ts .   F in al l y ,   h ig h - le v el  f ea t u r es  ar e   ex tr ac ted   f r o m   th i s   in te g r ated   R GB   i m ag e  an d   MRI ’ s   R OI   u s in g   th e  f c7   la y er   o f   a  p re - tr ain ed   VGG1 9   m o d el,   g en er ati n g   4 0 9 6   f ea tu r es  p er   MRI  s ca n ;  a n d   ( ii)  c lass i f ic atio n :  t h e  d ataset  i s   s tan d ar d ized   an d   s p lit  i n to   tr ain i n g   a n d   test in g   s u b s et s   at  an   8 0 :2 0   r atio .   Fin all y ,   en s e m b le  lear n i n g   tec h n iq u es  ar e  ap p lied ,   in teg r atin g   p ar allel  b ase  m o d el  tr ain in g   v i a  b ag g i n g   w i th   s eq u e n tial e r r o r   co r r ec tio n   th r o u g h   b o o s ti n g   [ 2 6 ] – [ 2 8 ] .   T u m o r   d e t e ct i o n   an d   c la s s if i ca t i o n   r e s u lt s   a r e   ev a lu at e d   ag ai n s t   t h e   d a t as e t ’ s   g r o u n d   t r u t h ,   u s in g   t h e   f o l l o w in g   s ta n d a r d   p e r f o r m an ce   m et r i cs   s u ch   as   a c cu r a cy ,   p r ec i s i o n ,   s en s i t iv ity ,   s p e cif i c ity ,   an d   F 1 - s c o r e   [ 2 9 ] :       =  +   +  +  +    ( 5 )       =   +    ( 6 )        =   +    ( 7 )       =   +    ( 8 )     1 −  = 2 .  ∗    +     ( 9 )     w h er e,    : tr u e  p o s iti v e,    : tr u e  n e g ati v e,    : f al s e  p o s itiv e  a n d    : f a ls e  n e g ati v e.   T h e  f lo w   d iag r a m   o f   t h e  p r o p o s ed   ap p r o ac h   is   illu s tr ated   in   Fig u r e   2 .           Fig u r e  2 .   T h e  f lo w   d iag r a m   o f   th e  p r o p o s ed   ap p r o ac h   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 l  C o n tr o l         MRI   s eg men ta tio n   a n d   cla s s ifica tio n   u s in g   1 - D  a n d   2 - D  emp ir ica l m o d e  …  ( Gia n g   Ho n g   N g u ye n )   1733   3.   RE SU L T   3 . 1 .     T u m o r  det ec t io n   T h is   s ec tio n   p r esen ts   tu m o r   d etec tio n   r esu lts   f o r   n in e  MRI  i m a g es  ac r o s s   th r ee   tu m o r   t y p e s ,   b eg in n i n g   w i th   t h e  p r o ce s s i n g   s tep s   f o r   MRI - 2315.   Step s   f o r   tu m o r   d etec tio n   o f   MRI - 2315 :   −   I m ag e  e n h a n ce m e n t a n d   ( )   cu r v e   Fig u r e  3 ( a)   p r esen ts   MRI - 2 3 1 5   ( g lio m a) ,   w h ic h   w as  in itiall y   s k u ll - s tr ip p ed   [ 2 4 ] .   I ts   q u ality   w a s   th e n   en h a n ce d   u s i n g   B E MD   an d   A D F  f o r   n o is e  r ed u ctio n   an d   m o r p h o lo g ical  co n tr ast  en h an ce m e n t  [ 2 5 ] ,   as  illu s tr ated   in   Fig u r e  3 ( b ) .   T h e  ( )   d ep icted   in   Fig u r e  3 ( c)   d i s p la y s   i n d is ti n ct  v alle y s   t h at  co m p lica te   th r es h o ld   s elec tio n .   C o n s eq u e n tl y ,   t h i s   cu r v e  is   u s ed   to   co n s tr u ct  th e  t h r es h o ld in g   cu r v e.   −   S m o o th i n g   ( )   u s in g   E W T   T h e  E W T   d ec o m p o s es  t h e  ( )   in to   t w o   p ar ts :   a  h ig h - f r eq u en c y   d etail  co m p o n e n t   ( cD )     ( Fig u r e  3 ( d ) ,   s o lid   lin e)   co n tai n in g   n o is e   an d   f i n e  d et ails ,   w h ic h   is   d is ca r d ed   an d   a   lo w - f r eq u e n c y   ap p r o x im a tio n   co m p o n e n t   ( cA ) .   T h is   p r eser v es  th e  m a in   s t r u ctu r e  o f   ( )   w h ile  r ed u ci n g   n o is e,   r esu lti n g   in   a  s m o o t h ed   ( )   illu s tr ated   b y   t h e  s o lid   lin e  i n   Fi g u r e  3 ( e) ,   w h er ea s   th e  o r ig in al  ( )   ap p ea r s   as  a  d ash ed   lin e.   −   B u ild in g   a  th r es h o ld   cu r v e  u s i n g   E MD   Fig u r e  3 ( f )   s h o w s   t h e  d ec o m p o s itio n   o f   th e  s m o o t h ed   ( )   ( cA )   in to   I MFs  a n d   a  r esid u e  (  )  u s i n g   E MD .   I MF s   r ep r esen t  o s cillatio n s   at  d i f f er en t  f r eq u e n cies  f r o m   h ig h   to   lo w ,   a n d   t h e      in d icate s   t h e  tr en d .   Du e  to   th e   d en o is i n g   an d   s m o o th i n g   i n p u t,  t h e n   1 ,   th e  h ig h e s t - f r eq u e n c y   co m p o n en t,  b ec o m e s   n o is e - f r ee   a n d   f o r m s   a  b i m o d al  cu r v e,   m ak i n g   it   s u itab le  f o r   th r es h o ld   d etec tio n .     ℎ ( ) = 1 ( )   ( 1 0 )     F ig u r e   3 ( g )   il lu s t r a t es   th e   ℎ ( )   c u r v e ,   w h ich   c o n t a in s   tw o   p e ak s   c o r r e s p o n d in g   t o   b r a in   t i s s u e  a n d   t u m o r   r eg i o n s .   T h e   th r esh o l d     =   81   is   d e te r m in e d   at   th e  m i n im u m   v a l le y   b e tw ee n   th e  tw o   p e ak s .   S im i la r ly ,   F ig u r e   3 ( h )   s h o w s   th e   ℎ ( )   c u r v e   f r o m   th e   K r in i d is   te ch n i q u e   [ 8 ] .   T h i s   a p p r o a ch   s u m s   m u l ti p l e  I M F s   ( f r o m   I MF 2   t o   I MF m ax - 1 )   v i a   E M D   t o   b u il d   a   th r es h o l d i n g   cu r v e   w ith   1   =   80 .   A l th o u g h   t h e   t h r esh o l d s   o f   t h e  t w o   m e th o d s   a r e  c o n s i d er e d   e q u al ,   K r in i d is ’ s   cu r v e  ex h i b i t s   a   s u b - p e ak ,   an d   t h e   I MF   s u m m a ti o n   l im its   it s   a d a p t a b i l ity   t o   m u l t il ev e l   th r es h o l d in g   [ 9 ] .   C o n v e r s ely ,   th e   p r o p o s e d   m e th o d   i n t eg r at e s   E W T   a n d   I M F   u s in g   o n ly   1 ,   g e n e r a t in g   a  c l ea r ,   b im o d a l   c u r v e  w ith o u t   s u b - p e ak s .   On c e   d et r e n d e d ,   i t  p r o d u c es   a   m u l t im o d a l  c u r v e   th at   f a c i li t at e s   f i n d i n g   m u l ti l ev el   th r e s h o l d s   f o r   b r a in   t is s u e   an d   tu m o r   l ay e r   an a ly s is .   −   T u m o r   d etec tio n   a n d   co m p ar is o n   T h i s   t h r esh o l d   i d e n t if i es   th e   r aw   tu m o r   d e te c t i o n ,   o v e r l a i d   o n   th e  o r ig in a l  MR I   in   F ig u r e   3 ( i )   ( 1 ) .   F ig u r e   3 ( i )  (2 - 5 )   p r es en ts   a  co m p a r is o n   o f   th e  p r o p o s e d   m e t h o d ’ s   r es u l ts   ag ai n s t  th r e e  r e f e r en c e  t ec h n i q u es :  O t s u ’ s   m u l ti l ev el   th r esh o l d   [ 3 0 ] ,   K a p u r ’ s   m et h o d   w i th   o p t im a l  h a r m o n i c   s e a r ch   [ 3 1 ] ,   a n d   K - m e an s   c lu s t e r in g   [ 3 2 ] .   C o l o r   c o d i n g   i n d i c a t e s :   d e t e c t e d   t u m o r s   ( w h it e ) ,   d if f e r en c es   ( g r ay ) ,   a n d   g r o u n d   t r u th   ( g r e en   cu r v e ) .   Po s t - p r o c e s s in g   u s e s   c o n s is t en t  m o r p h o l o g i c a l  o p e r a t i o n s .   V is u a l   a s s e s s m en t   in d ic a t es   th at   th e   O t s u   m eth o d   c l o s el y   m a tc h e s   t h e   g r o u n d   t r u th ,   f o ll o w e d   b y   t h e   p r o p o s e d   a p p r o a c h   a n d   Ka p u r ’ s   m e th o d ,   an d   f in a lly   K - m e an s .   Pe r f o r m an ce   m e t r i cs   a r e   s u m m a r i z e d   in   T a b l e   1 .     3 . 1 . 1 .   T u m o r  det ec t io n f o r  t he  re m a i nin g   eig ht  M RIs   Fig u r e  4   ill u s tr ates  t h e  t u m o r   d etec tio n   r esu l ts   f o r   ei g h t  s elec ted   M R I   i m a g es,  co m p ar in g   t h e   p r o p o s ed   tech n iq u e  a g a i n s t  t h r ee   r ef er en ce   m et h o d s .   Sp ec if icall y ,   Fi g u r e  4 ( a)   s h o w s   t h e  s k u ll - s tr ip p ed   an d   en h a n ce d   M R I ,   w h ile   Fi g u r e  4 ( b )   p r esen ts   th e   ( )   cu r v e  ( d ash - li n e)   alo n g s id e  its   s m o o t h ed   v er s io n   ( s o lid   lin e) .   Fig u r e  4 ( c)   d eta ils   th e  b i m o d al  c u r v e  ℎ ( )   d er iv ed   f r o m   1 ( )   u s i n g   E MD   w h ic h   estab lis h es  t h e  th r es h o ld .   Fig u r e  4 ( d )  ( 1 )   p r esen ts   th e  r a w   d etec ted   tu m o r   h i g h li g h ted   in   r ed   o n   th e  o r ig in a l   MRI.   Fig u r es  4 ( d )  (2 – 5 )   d e p ict  th e  r ef i n ed   tu m o r s   g en e r ated   b y   t h e  p r o p o s ed   alg o r i th m   an d   t h e  th r e e   co m p ar is o n   m eth o d s .   Vi s u a l  ev alu a tio n   i n d icate s   t h at  t h e  Ots u   m et h o d   alig n s   m o s t  c lo s el y   w it h   t h e  g r o u n d   tr u th ,   f o llo w ed   b y   th e  p r o p o s ed   ap p r o ac h ,   Kap u r ’ s   m et h o d ,   an d   K - m ea n s ,   r esp ec tiv el y .   W ith in   t h e  g lio m a   g r o u p ,   i m a g es  2 4 0 7   an d   2 7 3 0   p ar ticu lar ly   i m a g e  2 4 0 7   d is p la y ed   th e  lar g e s t  d is cr ep an cies  b et w ee n   th e   d etec ted   tu m o r s   a n d   th e  g r o u n d   tr u t h   co m p ar ed   to   o th er   g r o u p s .   Deta i led   p er f o r m an ce   m etr ic s   ar e  s u m m ar ized   in   T ab le  1 .     3 . 1 . 2 .   P er f o rm a nce  m et ric s   I n   MRI  s ca n s ,   b r ain   t u m o r s   a r e  ty p ical l y   m u ch   s m al ler   th a n   th e  s u r r o u n d in g   ti s s u es,  ca u s i n g   tr u e   n eg at iv e   ( T N)   v alu es   to   d o m i n ate  a n d   i n f la te  b o th   ac c u r ac y   a n d   s p ec i f icit y   to   n ea r   1 .   T o   av o id   th es e   m is lead in g   r es u lts ,   d etec tio n   p er f o r m a n ce   i s   i n s tead   ev a lu a ted   u s i n g   p r ec is io n ,   s e n s i tiv it y ,   an d   t h e  F1 - s co r e  ( T a b le  1 ) .   T h e  av er ag e  p r ec is i o n   o f   th e  p r o p o s ed   ap p r o ac h   r ea ch ed   9 6 . 7 0 %,  w h ich   i s   s li g h tl y   lo w er   t h an   t h e   K - m ea n s   m et h o d   ( 9 7 . 0 7 %).   I n   ter m s   o f   s e n s iti v it y ,   th e  p r o p o s ed   ap p r o ac h   ac h iev ed   9 1 . 0 7 %  s u r p ass i n g   K - 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 l  C o n tr o l ,   Vo l.  24 ,   No .   5 ,  Octo b e r   20 26 :  1 7 2 8 - 1744   1734   m ea n s   ( 8 9 . 2 7 %)  b u t tr ailin g   th e  Kap u r   an d   Ots u   m et h o d s .   B ec au s e  t h e  d i f f er e n ce s   i n   p r ec i s io n   a n d   s en s iti v it y   b et w ee n   th e s e  m et h o d s   ar e  m in o r ,   b o th   Ots u ’ s   m et h o d   an d   th e  p r o p o s ed   ap p r o ac h   b o th   estab lis h   an   o p ti m a l   tr ad e - o f f   b et w ee n   th e  t w o   m e tr ics  ( r an k in g   s ec o n d   an d   t h ir d ) .   C o n v er s el y ,   t h e  Kap u r   a n d   K - m ea n s   m o d el s   lack   th i s   b alan ce   ( r an k in g   f ir s t  an d   f o u r t h ,   tr ad e - o f f ) .   As  a  r esu lt,  th e  p r o p o s ed   ap p r o a ch   s h ar e s   th e  to p - r an k ed   F1 - s co r e   w it h   Ot s u   ( 9 3 . 7 0 % v s .   9 3 . 7 1 %).   T h is   d e m o n s tr ate s   t h at  b o th   m et h o d s   e f f ec tiv el y   b alan ce   th e   s eg m e n tatio n   o f   d etec ted   tu m o r s   an d   g r o u n d   tr u th s ,   an d   m i n i m ize  f alse d etec tio n s   [ 3 3 ] .   T h e  th r esh o ld   v alu es   i n   co lu m n   4   o f   T ab le   1   in d icate   th at  th e  p r o p o s ed   ap p r o ac h   is   m o r e  co n s is ten t   w it h   Ots u ’ s   m u lt ilev el  m eth o d   th an   w it h   th e  Kap u r - Har m o n ic  m et h o d .   A lth o u g h   th e  p r o p o s ed   m et h o d   is   g lo b a l,  it  p r o v id es  th r esh o ld s   co m p ar ab le   to   th e  s tan d ar d   Ots u   m u ltil e v el  tec h n iq u e.   T h is   s u cc ess f u ll y   b y p as s es  t h e  tr ial - an d - er r o r   p r o ce s s   ty p ical l y   r eq u ir ed   to   d eter m i n e  th e  o p ti m al  th r e s h o ld   o f   m u ltil e v el   th r es h o ld in g ,   h i g h lig h ti n g   th e  p r ac tical  ef f ec ti v e n es s   o f   t h e  p r o p o s ed   a p p r o ac h .   C o m p ar is o n   w it h   e x is ti n g   E MD   ap p r o ac h es:   t h e   r esu lts   wer e  co m p ar ed   w it h   t h o s e  o f   t h e  m o d i f ied   Kr in d in i s   th r es h o ld in g   m e th o d   d etailed   in   [ 3 4 ] .   I n   th at   s tu d y ,   th e  au t h o r s   s u m m ed   f r o m   2   to   − 2   in s tead   o f  2   to   5   as  Kr in d in i s   et  a l .  d id   [ 8 ] ,   ev alu atin g   th eir   ap p r o ac h   o n   n in e  MRI  i m a g es  f r o m   t h e   Fig s h ar e   d atase t.  W h ile  th e y   r ep o r ted   an   av er ag e  p r ec is io n   o f   8 0 . 1 2 %,  s en s it iv i t y   o f   9 8 . 4 %,  an d   F1 - s co r e  o f   8 8 . 8 5 %,  o u r   ap p r o ac h   ac h iev ed   9 6 . 7 0 %,  9 1 . 0 7 %,  an d   9 3 . 7 0 %,  r esp ec tiv el y ,   d e m o n s tr atin g   o u r   m eth o d ’ s   o v er all  s u p er io r it y .   C o m p u tatio n al   ti m e:   t h e  p r o p o s ed   ap p r o ac h   ac h ie v ed   a  r u n t i m e   o f   ap p r o x i m atel y   1 . 7 1   s ec o n d s ,   r an k i n g   th ir d   a m o n g   th e  f o u r   m et h o d s .   I t  w as  f a s ter   th a n   th e  Kap u r - Har m o n ic  s ea r ch   ( ~3 . 9 1   s ) ,   b u t  s lo w er   th an   t h e  Ot s u   ( ~0 . 2 5   s )   an d   K - m ea n s   ( ~0 . 2 4   s )   m et h o d s ,   as d etailed   in   th e  f i n al  co lu m n   o f   T ab le  1 .             ( a)   ( b )   ( c)         ( d )   ( e)   ( f )         ( g )   ( h )   ( i)     Fig u r e  3 .   T u m o r   d etec tio n   s te p s   f o r   MRI - 2 3 1 5 :  ( a)   o r ig in al  i m a g e,   ( b )   d en o is ed   im a g e,   ( c)   ( )   cu r v e,   ( d )   E W T   d etail  co m p o n en t c D ,   ( e)   E W T   ap p r o x i m atio n   co e f f icie n t c A   u s ed   as s m o o t h ed   ( ) ,  ( f )   I MFs  an d   r esid u e  u s i n g   E MD ,   ( g )   ℎ ( )   cu r v e  o f   t h e  p r o p o s ed   ap p r o ac h ,   ( h )   ℎ ( )   cu r v e  f r o m   Kr i n id i s  ( f o r   r ef er en ce )   [ 8 ] ,   an d   ( i)   tu m o r   d etec tio n   r esu lts   o f   t h e  p r o p o s ed   m e th od .  P an els s h o w :  ( 1 )   r a w   tu m o r   d etec tio n   o v er laid   o n   th e  o r ig i n al  i m ag e,   a n d   (2 - 5)   r ef in ed   tu m o r   d etec tio n   u s in g :  ( 2 )   th e  p r o p o s ed   ap p r o ac h ,   ( 3 )   Ots u ’ s   m u lti lev el  t h r es h o l d in g ,   ( 4 )   Kap u r ’ s   m u ltil e v el  t h r esh o ld in g ,   an d   ( 5 )   K - m ea n s   clu s ter i n g     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 l  C o n tr o l         MRI   s eg men ta tio n   a n d   cla s s ifica tio n   u s in g   1 - D  a n d   2 - D  emp ir ica l m o d e  …  ( Gia n g   Ho n g   N g u ye n )   1735   T u mo r   M R I   e n h a n c e me n t    ( )   c u r v e s    ℎ ( )   c u r v e   F o u r   t u mo r s i d e n t i f i e d   3                     10                     2 2 5                     2 4 0 7                     2 7 3 0                     1 0 2 0                     1 0 2 3                     1 5 1 7             ( a)   ( b )   ( c)   ( d )     Fig u r e  4 .   R esu lts   o f   t h e   t u m o r   d etec tio n   p r o ce s s   w er e  o b tain ed   f o r   th e  r e m ai n in g   ei g h t M R I   i m ag e s :  ( a)   MRI  en h a n ce m en t  w it h   s k u l l strip p in g ,   ( b )   ( )   cu r v e s   an d   s m o o t h ed   v er s io n s   u s i n g   E W T ,   ( c)   ℎ ( )   cu r v e  d er iv ed   f r o m   1 ( )   u s in g   E M D,   an d   ( d )   t u m o r   d ete ctio n   r esu lts .   P an el s   s h o w :  ( 1 )   r aw   t u m o r   d etec tio n   o v er laid   o n   th e  o r ig i n al  i m ag e,   a n d   (2 - 5)   r ef in ed   tu m o r   d etec tio n   u s in g :  ( 2 )   th e  p r o p o s ed   ap p r o ac h ,   ( 3 )   Ots u ’ s   m u lti lev el  t h r es h o l d in g ,   ( 4 )   Kap u r ’ s   m u ltil e v el  t h r esh o ld in g ,   a n d   ( 5 )   K - m ea n s   clu s ter i n g   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 l  C o n tr o l ,   Vo l.  24 ,   No .   5 ,  Octo b e r   20 26 :  1 7 2 8 - 1744   1736   T ab l e  1 .   T h e  p er f o r m an ce   m et r ics f o r   th e  f o u r   s e g m e n tat io n   alg o r ith m s   o n   n i n e  MRI s   No   M R I   M e t h o d   T h r e sh o l d   P r e .   ( %)   S e n .   ( %)   F1 - S c o re   ( %)   T i me   ( s)   G l i o mas   2 3 1 5   P r o p o se d   A .   81   9 9 . 9 6   8 7 . 5 1   9 3 . 3 2   1 . 7 3   M u l t i - O t s u   2 3   5 7   89   1 2 9   9 9 . 9 2   8 8 . 2 8   9 3 . 7 4   0 . 2 7   K a p u r - Ha r.   81   194   9 9 . 9 6   8 7 . 5 1   9 3 . 3 2   2 . 8 0   K - m e a n s   3   C l u st e r   1 0 0   8 4 . 4 0   9 1 . 5 4   0 . 2 9   2 4 0 7   P r o p o se d   A .   45   9 7 . 7 2   7 9 . 9 5   8 7 . 9 5   1 . 4 1   M u l t i - O t s u   1 2   3 0   45   68   9 7 . 7 2   7 9 . 9 5   8 7 . 9 5   0 . 2 4   K a p u r - H a r .   46   1 1 3   1 8 4   9 7 . 8 1   7 9 . 3 3   8 7 . 6 0   3 . 9 7   K - m e a n s   3  c l u st e r s   9 7 . 9 9   7 8 . 7 5   8 7 . 3 2   0 . 2 6   2 7 3 0   P r o p o se d   A .   41   9 2 . 7 7   8 7 . 6 9   9 0 . 1 6   1 . 4 6   M u l t i - O t s u   1 0   2 0   2 9   3 4   42   9 3 . 4 0   8 6 . 9 7   9 0 . 0 7   0 . 1 4   K a p u r - H a r .   40   5 8   9 1   1 3 2   1 7 3   2 1 4   9 2 . 4 1   8 8 . 8 2   9 0 . 5 8   3 . 6 2   K - m e a n s   4   c l u st e r s   9 2 . 7 7   8 7 . 6 9   9 0 . 1 6   0 . 4 9   M e n i n g i o mas   3   P r o p o se d   A .   88   9 5 . 6 8   9 2 . 8 2   9 4 . 2 3   1. 61   M u l t i - O t s u   2 6   6 2   90   9 6 . 3 1   8 9 . 8 6   9 2 . 9 8   0 . 2 5   K a p u r - H a r .   85   153   9 5 . 1 6   9 4 . 0 9   9 4 . 6 2   4 . 2 6   K - m e a n s   3   c l u st e r s   9 5 . 3 2   9 3 . 5 0   9 4 . 4 0   0 . 2 5   10   P r o p o se d   A .   38   9 5 . 3 7   9 6 . 1 7   9 5 . 7 7   1 . 6 6   M u l t i - O t s u   14   3 7   60   9 4 . 0 4   9 6 . 9 8   9 5 . 4 8   0 . 2 6   K a p u r - H a r .   35   9 0   1 4 6   2 0 1   8 9 . 9 4   9 8 . 1 7   9 3 . 8 7   3 . 4 8   K - m e a n s   3   c l u st e r s   9 9 . 9 3   8 1 . 7 9   8 9 . 9 6   0 . 2 0   2 2 5   P r o p o se d   A .   41   9 4 . 5 1   9 5 . 8 6   9 5 . 1 8   1 . 7 0   M u l t i - O t s u   1 6   43   67   9 5 . 1 7   9 5 . 1 2   9 5 . 1 4   0 . 3 3   K a p u r - H a r .   40   8 8   1 7 2   9 4 . 2 4   9 6 . 2 4   9 5 . 2 3   3 . 2 8   K - m e a n s   3   c l u st e r s   9 6 . 8 4   9 1 . 6 9   9 4 . 2 0   0 . 2 1   P i t u i t a r y   1 0 2 0   P r o p o se d   A .   41   9 6 . 5 1   9 5 . 3 8   9 5 . 9 4   2 . 2 0   M u l t i - O t s u   1 6   41   59   9 6 . 5 1   9 5 . 3 8   9 5 . 9 4   0 . 1 7   K a p u r - H a r .   4 0   8 2   1 6 9   9 5 . 1 9   9 6 . 9 4   9 6 . 0 6   3 . 3 6   K - m e a n s   3   c l u st e r s   9 5 . 7 4   9 5 . 3 9   9 5 . 5 6   0 . 6 1   1 0 2 3   P r o p o se d   A .   34   9 8 . 5 0   9 1 . 8 3   9 5 . 0 5   1 . 5 2   M u l t i - O t s u   1 2   2 2   3 2   4 7   60   9 7 . 4 5   9 3 . 5 4   9 5 . 4 5   0 . 2 3   K a p u r - H a r .   3 0   7 0   1 1 6   1 6 3   2 0 9   9 4 . 7 0   9 5 . 2 7   9 4 . 9 8   3 . 1 5   K - m e a n s   3   c l u st e r   9 7 . 7 8   9 3 . 0 9   9 5 . 3 8   0 . 3 6   1 5 1 7   P r o p o se d   A .   46   9 9 . 2 5   9 2 . 3 8   9 5 . 6 9   2 . 1 2   M u l t i - O t s u   1 3   3 0   44   89   9 8 . 7 2   9 4 . 7 2   9 6 . 6 8   0 . 3 4   K a p u r - H a r .   44   9 3   1 3 4   1 7 4   2 1 5   9 8 . 7 2   9 4 . 7 2   9 6 . 6 8   7 . 3 0   K - m e a n s   4   c l u st e r s   9 7 . 2 8   9 6 . 8 0   9 7 . 0 4   0 . 3 6   A v e r a g e   KPIs   P r o p o se d   A .     9 6 . 7 0   ( i i )   9 1 . 0 7   ( i i i )   9 3 . 7 0   ( i )   1 . 7 1 2 2   ( i i i )   M u l t i - O t s u     9 6 . 5 8   ( i i i )   9 1 . 2 0   ( i i )   9 3 . 7 1   ( i )   0 . 2 4 7 8   ( i )   K a p u r - H a r .     9 5 . 3 5   ( i v )   9 2 . 3 4   ( i )   9 3 . 6 6   ( i i i )   3 . 9 1 3 3   ( i v )   K - m e a n s     9 7 . 0 7   ( i )   8 9 . 2 3   ( i v )   9 2 . 8 4   ( i v )   0 . 3 3 6 7   ( i i )   N o t e s:   R o man   n u me r a l s  d e n o t e   t h e   o r d e r   o f   t h e   a p p r o a c h e s a c c o r d i n g   t o   e a c h   p e r f o r man c e   me t r i c :   ( i )   f i r st ,   ( i i )   se c o n d ,   ( i i i )   t h i r d ,   a n d   ( i v )   f o u r t h       B ased   o n   th e  p r esen tatio n s ,   c o n s id er in g   b o th   ac cu r ac y   a n d   co m p u tatio n   t i m e,   t h e  Ots u ’ s   m eth o d   is   th e  m o s t  e f f icie n t.  Ho w ev er ,   w h e n   s i m p licit y   i s   also   f ac to r ed   in ,   o u r   p r o p o s ed   ap p r o ac h   is   th e  b es t.  I t  ac h iev e s   co m p ar ab le   ac cu r ac y   w i th o u t  r el y i n g   o n   th e  p r ed ef in ed   cr iter ia  th at  th e  t h r ee   r ef er en ce   m et h o d s   m u s t  u s e.     3 . 2 .     Cla s s if ica t io n   Data   p r ep ar atio n :   b ec au s e   s u b tle  f ea t u r es  ar e  o f ten   h id d en   d ee p   w ith in   en h a n ce d   MRI  s ca n s ,   ex tr ac ti n g   th e m   d ir ec tl y   f r o m   th e  R OI   o f ten   f al ls   s h o r t.  T h e r ef o r e,   B E MD   is   ap p lied   to   th e  R OI   to   g en er ate   B I MFs;   ea ch   B I MF  co n tai n s   in s tan ta n eo u s   a m p lit u d e  an d   f r eq u e n c y   in f o r m a tio n ,   al lo w i n g   t h e  m o d el  to   ad ap t  to   lo ca l  im a g e   v ar iatio n s   ac r o s s   d if f er en t  s ca les.  I n   o u r   class i f icatio n ,   2   an d    3   w er e  s el ec ted   b ec au s e  th e y   r etai n   th e  te x t u r e  d etails,  ed g es,  an d   s tr u ctu r es  d o m i n ati n g   t h e  m id - f r eq u en c y   r an g e,   w h i le  ex clu d i n g   b o th   th e  n o i s e  ( 1 )   an d   th e  tr en d   ( th e  last   B I MFs).   Fig u r e s   5 ( a)   to   ( f )   illu s tr ates  t h e  en h an ce d   MRI,   R OI   i m a g es,   a n d   th eir   co r r esp o n d in g   B I MF  co m p o n en ts   a n d   i n teg r ated   R OI .   Sp ec if icall y ,   t h e  i m a g es   p r esen ted   in   Fi g u r es  5 ( b )   an d   5 ( f )   w er e  u s ed   f o r   f ea t u r e  ex tr ac tio n .   C las s i f icatio n   w a s   p er f o r m ed   u s i n g   1 5 0   R OI   i m ag e s   f r o m   th e  b r ain   MRI  Fig s h ar e  d ataset.   T h ese   i m a g es  w er e  p r o ce s s ed   u s in g   B E MD   to   ex tr ac t  h ig h - to - m id   f r eq u en c y   co m p o n en t s   ( 2   an d   3 ) .   Featu r e   ex tr ac tio n   in p u ts   i n cl u d ed   th e  R GB - R OI   i m ag e s   an d   co m b in atio n s   o f   t h e  R G B - R OI   w it h   R GB - B I MFs.  T h ese  in p u t s   w er e  an al y ze d   u s i n g   a  p r e - tr ain ed   VGG1 9   m o d el  to   ex tr ac t  h ig h - l ev el  f ea t u r es  f r o m   a   f u ll y   co n n ec ted   f c  la y er ,   r es u lt in g   i n   a  f ea tu r e  v ec to r   o f   s ize  150 × 4 0 9 6 .       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 l  C o n tr o l         MRI   s eg men ta tio n   a n d   cla s s ifica tio n   u s in g   1 - D  a n d   2 - D  emp ir ica l m o d e  …  ( Gia n g   Ho n g   N g u ye n )   1737               ( a)   ( b )   ( c)   ( d )   ( e)   ( f )     Fig u r e  5 .   I n p u t M R I   f o r   VGG1 9   f ea tu r e  ex tr ac tio n : ( a)   en h a n ce d   MRI  ( 5 1 2 × 5 1 2 ) ,   ( b )   tu m o r   R OI   ( 2 2 4 × 2 2 4 ) ,   ( c)   1   o f   R OI   w it h   n o is e,   ( d )   2   o f   R OI   (  1 ) ,   ( e)   3   o f   R OI   (  2 ) ,   an d   ( f )   R GB   in te g r ated   R OI ,    1 ,   an d    2 .  ( n o te:  Fig u r e  5 ( b )   an d   Fig u r e  5 ( f )   s er v e  as i n p u ts   f o r   f ea tu r e  e x tr ac tio n )       Featu r e  ex tr ac tio n :   a   to tal  o f   1 5 0   en h an ce d   i m a g es  f r o m   th e  Fig s h ar e  B r ain   MRI  d ataset   w er e  u s e d   f o r   f ea tu r e  ex tr ac tio n .   T h e  R OI s   w er e  ex tr ac ted   an d   p r o ce s s ed   u s i n g   B E MD   to   o b tain   th e  co r r esp o n d in g   2   an d   3   co m p o n e n ts .   T h e  in p u t   f o r   f ea tu r e  ex tr ac tio n   w as  d iv id ed   in to   t w o   g r o u p s :  ( i)   R GB - MRI ’ s   R OI s   a n d   ( ii)  a  co m b i n ed   i m ag e  o f   R GB - M R I ’ s   R OI s   an d   R GB - ’ s   R OI s   ( = 2 , 3 ) .   A   p r e - tr ain ed   VGG1 9   m o d el  w as   u s ed   to   ex tr ac t  h i g h - le v el  f ea t u r es  f r o m   t h e  f u ll y   co n n ec ted   f c 7   la y er ,   g e n er ati n g   a  f ea t u r e  v ec to r   o f   s ize  1 5 0 × 4 0 9 6   f o r   ea ch   d ata  g r o u p .   C las s i f icatio n :   t he   d ata s et  w as   r an d o m l y   d iv id ed   in to   an   8 0 :2 0   r atio   f o r   th e  tr ain i n g   an d   te s t set s ,   an d   s u b s eq u en t l y   f ed   in to   M A T L A B ’ s  f it  en s e m b le   f u n ctio n   to   cr ea te  a  class if icatio n   m o d el  [ 3 5 ] .   T h e  en s e m b l e   lear n in g   p r o ce s s   o p ti m izes  p r ed ictiv e  p er f o r m an ce   b y   b alan ci n g   b ias  an d   v ar ia n ce .   I t  ac h iev e s   th i s   b y   ag g r e g ati n g   b ase   lear n er s   th r o u g h   b ag g i n g   tech n iq u e s   ( s u ch   as  s ta n d ar d   b ag g in g   a n d   r an d o m   Su b s p ac e/S u b B o o s t )   an d   s eq u en t ial  b o o s tin g   alg o r it h m s   ( in cl u d in g   T o talB o o s t,  A d aB o o s t,  L P B o o s t,  an d   R USB o o s t) .   T h e  r esu lti n g   m o d el  clas s i f ies  th e  d ata  in to   th r ee   d is tin ct  d is ea s e  c ateg o r ies:   g lio m as,   m en in g io m as,  an d   p it u itar y   t u m o r s ; a ch ie v i n g   an   ac c u r ac y   o f   at  least 9 3 %  o n   b o th   t h e  tr ai n in g   a n d   test   s et s .     3 . 2 . 1 .   Resul t s   T h is   s ec tio n   d etails  th e  b es t - p er f o r m i n g   c lass if ica tio n   m o d els  ac r o s s   t h e  t w o   i m a g e  m o d aliti es  u s e d   f o r   f ea t u r e  ex tr ac tio n .   a.   C ase  s t u d y   I   -   f ea t u r e  ex tr ac ti o n   u s i n g   VGG1 9   w it h   R GB - R OI   I n   th is   ca s e,   f ea tu r e s   w er e  e x t r ac ted   d ir ec tly   f r o m   R GB - R O I   i m a g es  a n d   s ta n d ar d ized   f o r   en s e m b le   lear n in g ,   p r o d u cin g   f o u r   h ig h - ac cu r ac y   m o d els  w ith   d is ti n c t  b ase  lea r n er s .   B o o s tin g   m o d els  w er e  ex ec u ted   ev er y   1 , 0 0 0   cy c les.  Fi g u r e   6   p r esen ts   t h e  co n f u s io n   m atr ices  f o r   t h ese  m o d els ,   w it h   Fig u r e  6( a)   d em o n s tr ati n g   a  p er f ec t 1 0 0 % tr ain i n g   ac c u r ac y   ac r o s s   all  f o u r .   Su b B o o s t  m o d el  u s i n g   KN N   ( = 5 ) ,   allo w ed   f o r   j o in t  m u l tiv ar iab le  u p d ates.  T h is   s tati s tical   tech n iq u e  w a s   h ig h l y   e f f ic ien t   f o r   h i g h - d i m e n s io n a l  d atasets   w h er e  t h e  f ea tu r e  s ize  ex ce ed ed   th e  s a m p le  s ize ,   as  in   th i s   s tu d y ;  it  r esa m p led   d ata  at  th e  s tar t  o f   ea ch   iter atio n   [ 3 6 ] .   T h is   m o d el  ac h iev ed   1 0 0 %  ac cu r ac y   o n   th e  tr ai n i n g   s et.   E v alu a tio n   o n   th e  te s t  s et  p r o d u ce d   9 6 . 7 %  ac cu r ac y   ( w it h   a   s i n g le  m en i n g io m a  m is cla s s i f ied   as  a  p itu itar y   tu m o r ) ,   9 6 . 3 %  p r ec is io n ,   9 7 . 7 9 %  s en s iti v it y ,   a n d   a  9 6 . 5 %   F1 - s co r e  ( Fig u r e  6 ( b ) ) .   T h ese  r o b u s t   m etr ics  h i g h l ig h ted   th e  m o d el ’ s   v iab ilit y   f o r   cli n ical  ap p licatio n .   A d a B o o s t ,   L PB o o s t ,   an d   b ag g in g   u s e d   d ec i s i o n   t r e es   ( D T )   a s   b a s e   l ea r n e r s   d u e   t o   th e i r   h ig h ly   s u i t a b le  s t r u c tu r es   f o r   ass em b l in g .   W h ile   a l l  th r e e  m o d e l s   a ch ie v e d   1 0 0 %   a c cu r a cy   o n   th e  t r a in in g   s et   ( Fi g u r e  6 ( a ) ) ,   th ei r   t e s t  s et   a cc u r a cy   w as   9 3 . 3 %  ( w ith   e ac h   y i e l d i n g   2   m is c l ass if i ca t i o n s   o u t   o f   3 0 )   ( F ig u r e s   6 (c ) - ( e ) ) ,   w h i ch   w as  l o w e r   t h a n   th at   o f   th e   Su b B o o s t   m o d el .   T h is   p er f o r m a n ce   g a p   o cc u r r ed   b ec au s e  A d aB o o s t  an d   L P B o o s t  u s ed   all  f ea t u r es  d u r i n g   ea ch   iter atio n ,   m ea n i n g   n o is y   f ea t u r es   co u ld   n e g ati v el y   i m p ac t  m o d el  o u tco m es  [ 3 7 ] .  Me an w h ile,   u n lik e  S u b B o o s t,  w h ic h   ap p li ed   r esa m p lin g   iter ativ el y ,   b ag g i n g   r esa m p led   s u b s ets  o f   th e  d ataset   s i m u lta n eo u s l y ,   tr ain ed   a   s ep ar ate  m o d el  o n   ea c h   s u b s e t  in   p ar allel,   a n d   f o c u s ed   o n   r ed u cin g   v ar ian ce .   T h er ef o r e,   it  ty p icall y   p r o d u ce d   lo w er   ac c u r ac y   t h an   Su b B o o s t  [ 3 6 ] ,  [ 3 7 ] .   Nev er th el es s ,   w it h   p r ec is io n ,   s en s iti v it y ,   a n d   F1 - s co r es  r an g in g   f r o m   9 3 . 3 %  to   9 4 . 2 %,  th ese  m o d els  d e m o n s tr ated   a  s tr o n g   ab ilit y   to   av o id   m is c lass if ica tio n   er r o r s .   T h e  tr ain i n g   t i m e s   f o r   m o d el  co n s tr u ctio n   o r d er ed   f r o m   f aste s t  to   s lo w e s t  w er e   b ag g i n g   ( 1 . 8   s ) ,   s u b Sp ac et  ( 2   s ) ,   L P B o o s t  ( 1 7   s ) ,   an d   A d aB o o s t  ( 5 5 3 . 6   s ) .   C o n s eq u e n tl y ,   co n s id er in g   b o th   co m p u tatio n al  ef f icie n c y   an d   class i f icatio n   ac cu r ac y ,   s u b Sp ac e  e m er g ed   as t h e  o p ti m al  m o d el.   b.   C ase  s t u d y   I I -   f ea t u r e  ex tr ac ti o n   u s i n g   u s i n g   VG G1 9   w it h   a  co m b i n ed   R GB - R OI ,   R GB - 2   an d   R GB -  3   I n   th i s   ca s e,   f ea t u r es  w er e  ex tr ac ted   f r o m   t h e  R GB - R OI   co m b i n ed   w it h   R GB - 2   an d   R GB - 3 .   T h is   co m b in at io n   ca p tu r ed   s u b tle  in f o r m atio n   th at  m i g h t  h av e  b ee n   m is s ed   b y   u s i n g   th e  R GB - R O I   alo n e.   P r io r   to   m o d el   tr ain in g ,   th e  ex tr ac ted   f ea t u r es  w er e  s tan d ar d ized   to   en s u r e  co n s i s t en t  s ca li n g ,   an d   an   en s e m b le  lear n i n g   ap p r o ac h   w it h   1 , 0 0 0   b o o s tin g   c y c les  was  ap p lied .   T h e  r esu lts   in d icat ed   th at  th e  b ag g in g ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.