A novel optimized neutrosophic k-means using genetic algorithm for skin lesion detection in dermoscopy images
- 1. Tanta University
- 2. University of Illinois at Springfield
Description
This paper implemented a new skin lesion detection method based on the genetic algorithm (GA) for optimizing the neutrosophic set (NS) operation to reduce the indeterminacy on the dermoscopy images. Then, k-means clustering is applied to segment the skin lesion regions. Therefore, the proposed method is called optimized neutrosophic k-means (ONKM). On the training images set, an initial value of $$\alpha $$ in the $$\alpha $$ -mean operation of the NS is used with the GA to determine the optimized $$\alpha $$ value. The Jaccard index is used as the fitness function during the optimization process. The GA found the optimal $$\alpha $$ in the $$\alpha $$ -mean operation as $$\alpha _{\mathrm{optimal}} =0.0014$$ in the NS, which achieved the best performance using five fold cross-validation. Afterward, the dermoscopy images are transformed into the neutrosophic domain via three memberships, namely true, indeterminate, and false, using $$\alpha _{\mathrm{optimal}}$$ . The proposed ONKM method is carried out to segment the dermoscopy images. Different random subsets of 50 images from the ISIC 2016 challenge dataset are used from the training dataset during the fivefold cross-validation to train the proposed system and determine $$\alpha _{\mathrm{optimal}}$$ . Several evaluation metrics, namely the Dice coefficient, specificity, sensitivity, and accuracy, are measured for performance evaluation of the test images using the proposed ONKM method with $$\alpha _{\mathrm{optimal}} =0.0014$$ compared to the k-means, and the $$\gamma $$ –k-means methods. The results depicted the dominance of the ONKM method with $$99.29\pm 1.61\%$$ average accuracy compared with k-means and $$\gamma $$ –k-means methods.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
نفذت هذه الورقة طريقة جديدة للكشف عن الآفات الجلدية بناءً على الخوارزمية الوراثية (GA) لتحسين عملية مجموعة العدلات (NS) لتقليل عدم التحديد في صور تنظير الجلد. بعد ذلك، يتم تطبيق التجميع العنقودي k - means لتقسيم مناطق الآفات الجلدية. لذلك، تسمى الطريقة المقترحة وسائل ك النيوتروسوفيك المحسنة (ONKM). في مجموعة صور التدريب، يتم استخدام قيمة أولية قدرها $$\ alpha $$ في $$\ alpha $$- يعني تشغيل NS مع GA لتحديد القيمة المحسنة $$\alpha $$. يتم استخدام مؤشر جاكارد كدالة للياقة البدنية أثناء عملية التحسين. وجد GA $$\ alpha $$ الأمثل في $$\ alpha $$- يعني العملية كـ $$\ alpha _{\mathrm{optim}} =0.0014 $$ في NS، والتي حققت أفضل أداء باستخدام التحقق المتبادل خمس مرات. بعد ذلك، يتم تحويل صور التنظير الجلدي إلى مجال نيوتروسوفيك عبر ثلاث عضويات، وهي TRUE و INDETINENT و FALSE، باستخدام $$\ alpha _{\mathrm{optim}}$$ . يتم تنفيذ طريقة ONKM المقترحة لتقسيم صور تنظير الجلد. يتم استخدام مجموعات فرعية عشوائية مختلفة من 50 صورة من مجموعة بيانات تحدي ISIC 2016 من مجموعة بيانات التدريب أثناء التحقق المتقاطع خمس مرات لتدريب النظام المقترح وتحديد $$\ alpha _{\mathrm{optim}}$$ . يتم قياس العديد من مقاييس التقييم، وهي معامل النرد والخصوصية والحساسية والدقة، لتقييم أداء صور الاختبار باستخدام طريقة ONKM المقترحة مع $$\alpha _{\mathrm{optim}} =0.0014 $$ مقارنة بوسائل k، وطرق $$\ gamma $$- k - means. أوضحت النتائج هيمنة طريقة ONKM بمتوسط دقة $ 99.29\pm 1.61 \%$$ مقارنة بوسائل k و $$\ gamma $$- k - means.Translated Description (French)
Cet article a mis en œuvre une nouvelle méthode de détection des lésions cutanées basée sur l'algorithme génétique (GA) pour optimiser l'opération de l'ensemble neutrosophique (NS) afin de réduire l'indétermination sur les images de dermoscopie. Ensuite, le regroupement k-means est appliqué pour segmenter les régions des lésions cutanées. Par conséquent, la méthode proposée est appelée k-moyens neutrosophiques optimisés (ONKM). Sur l'ensemble d'images d'entraînement, une valeur initiale de $$\alpha $$ dans l'opération $ $\alpha $ $ -mean de la NS est utilisée avec la GA pour déterminer la valeur optimisée de $$\alpha $$. L'indice Jaccard est utilisé comme fonction de remise en forme pendant le processus d'optimisation. L'AG a trouvé le $ $\alpha $ $ optimal dans l'opération $$\alpha $$ -moyenne comme $$\alpha _{\mathrm{optimal}} =0,0014 $$ dans la NS, qui a obtenu les meilleures performances en utilisant la validation croisée cinq fois. Par la suite, les images de dermoscopie sont transformées dans le domaine neutrosophique via trois adhésions, à savoir vrai, indéterminé et faux, en utilisant $$\alpha _{\mathrm{optimal}}$$ . La méthode ONKM proposée est réalisée pour segmenter les images de dermoscopie. Différents sous-ensembles aléatoires de 50 images de l'ensemble de données de défi ISIC 2016 sont utilisés à partir de l'ensemble de données de formation au cours de la validation croisée quintuple pour former le système proposé et déterminer $$\alpha _{\mathrm{optimal}}$$ . Plusieurs métriques d'évaluation, à savoir le coefficient de dés, la spécificité, la sensibilité et la précision, sont mesurées pour l'évaluation des performances des images de test à l'aide de la méthode ONKM proposée avec $$\alpha _{\mathrm{optimal}} =0,0014 $$ par rapport aux k-moyennes, et les méthodes $ $\gamma $ $ -k-moyennes. Les résultats ont représenté la dominance de la méthode ONKM avec une précision moyenne $$ 99,29\pm 1,61\%$$ par rapport aux méthodes k-means et $$\gamma $$ -k-means.Translated Description (Spanish)
Este artículo implementó un nuevo método de detección de lesiones cutáneas basado en el algoritmo genético (GA) para optimizar la operación del conjunto neutrosófico (NS) para reducir la indeterminación en las imágenes de la dermatoscopia. A continuación, se aplica el agrupamiento k-means para segmentar las regiones de la lesión cutánea. Por lo tanto, el método propuesto se denomina k-medias neutrosóficas optimizadas (ONKM). En el conjunto de imágenes de entrenamiento, se utiliza un valor inicial de $ $\alpha $$ en la operación $$\alpha $ $ -mean del NS con el GA para determinar el valor optimizado de $$\alpha $$. El índice Jaccard se utiliza como función de fitness durante el proceso de optimización. El GA encontró el óptimo $$\alpha $$ en la operación $$\alpha $$ -mean como $$\alpha _{\mathrm{optimal}} =0.0014 $$ en el NS, que logró el mejor rendimiento utilizando una validación cruzada de cinco veces. Después, las imágenes de la dermatoscopia se transforman en el dominio neutrosófico a través de tres membresías, a saber, verdadero, indeterminado y falso, utilizando $$\alpha _{\mathrm{optimal}}$$ . Se realiza el método ONKM propuesto para segmentar las imágenes de dermatoscopia. Se utilizan diferentes subconjuntos aleatorios de 50 imágenes del conjunto de datos del desafío ISIC 2016 del conjunto de datos de entrenamiento durante la validación cruzada quíntuple para entrenar el sistema propuesto y determinar $$\alpha _{\mathrm{optimal}}$$ . Se miden varias métricas de evaluación, a saber, el coeficiente de dados, la especificidad, la sensibilidad y la precisión, para la evaluación del rendimiento de las imágenes de prueba utilizando el método ONKM propuesto con $$\alpha _{\mathrm{optimal}} =0.0014 $$ en comparación con las medias k, y los métodos $ $\gamma $ $ -k-means. Los resultados representaron el dominio del método ONKM con una precisión promedio de $$ 99.29\pm 1.61\%$$ en comparación con los métodos k-means y $$\gamma $$ -k-means.Files
ANovelOptimizedNeutrosophicKMeans.pdf.pdf
Files
(1.9 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:3b3afdaf2de5b92956cd505011e36b40
|
1.9 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- K - الوسائل النيوتروسكوبية المحسنة الجديدة باستخدام الخوارزمية الجينية للكشف عن آفات الجلد في صور تنظير الجلد
- Translated title (French)
- Un nouveau moyen k neutrosophique optimisé utilisant un algorithme génétique pour la détection des lésions cutanées dans les images de dermoscopie
- Translated title (Spanish)
- Una nueva k-medias neutrosóficas optimizadas utilizando un algoritmo genético para la detección de lesiones cutáneas en imágenes de dermatoscopia
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2800943325
- DOI
- 10.1007/s11760-018-1284-y
References
- https://openalex.org/W1159302035
- https://openalex.org/W1996828958
- https://openalex.org/W2045613518
- https://openalex.org/W2053669527
- https://openalex.org/W2092143124
- https://openalex.org/W2564782580
- https://openalex.org/W2607825388
- https://openalex.org/W2623166637
- https://openalex.org/W2963972644