Knee Osteoarthritis (KOA) is the most common type of arthritis and its severity is assessed with the Kellgren-Lawrence (KL) grading system based on evidence from both knee bones. Recent advancements point to an era where computer-assisted methods enhance KOA diagnostic efficiency. This study implemented binary and multiple classification processes based on X-ray images and deep learning algorithms for computer-aided KOA severity diagnosis. Pre-processing involved extracting the region of interest and contrast enhancement with CLAHE on the X-ray images from the included dataset. Using this dataset, 2, 3, 4, and 5 class classification processes were conducted with ResNet-50, Xception, VGG16, EfficientNetb0, and DenseNet201 transfer learning models. Each model was assessed with “rmsprop,” “sgdm,” and “adam” optimization algorithms. Study findings reveal that, the DenseNet201-rmsprop model achieved 87.7% accuracy, 87.2% F1-Score, and a 0.75 Cohen’s kappa value for 2-class classification. For 3-class classification, it achieved 85.6% accuracy, 82.4% F1-Score, and a 0.71 Cohen’s kappa value. For 4-class classification, the DenseNet201-rmsprop model provided 81.5% accuracy, 77.1% F1-Score, and a Cohen’s kappa value of 0.67. In the 5-class classification, the highest success was with the Xception-rmsprop model, with 67.8% accuracy, 68.8% F1-Score, and a 0.55 Cohen’s kappa value. The evaluation with varying class numbers and different transfer learning models highlights the proposed approach’s effectiveness. Results of the study underscore the study’s uniqueness and success in demonstrating how varying the number of classes, employing different transfer learning models and optimizers can provide clearer insights into KOA severity evaluation.
Clahe multiple classification osteoarthritis transfer learning x-ray
Knee Osteoartrit (KOA), her iki diz kemiğinden elde edilen kanıtlara dayanarak Kellgren-Lawrence (KL) derecelendirme sistemi ile değerlendirilen en yaygın artrit türüdür. Son gelişmeler, KOA tanı verimliliğini artırmak için bilgisayar destekli yöntemlerin kullanıldığı bir döneme işaret etmektedir. Bu çalışma, X-ışını görüntüleri ve derin öğrenme algoritmaları temelinde ikili ve çoklu sınıflandırma süreçleri uygulayarak KOA şiddeti tanısında bilgisayar destekli yöntemler geliştirmiştir. Önişleme işlemi, dahil edilen veri setindeki X-ışını görüntülerinden ilgi alanının çıkarılması ve kontrastın CLAHE ile arttırılmasını içermiştir. Bu veri seti kullanılarak, ResNet-50, Xception, VGG16, EfficientNetb0 ve DenseNet201 transfer öğrenme modelleri ile 2, 3, 4 ve 5 sınıf sınıflandırma süreçleri gerçekleştirilmiştir. Her model, “rmsprop,” “sgdm,” ve “adam” optimizasyon algoritmaları ile değerlendirilmiştir. Çalışmanın bulguları, DenseNet201-rmsprop modelinin 2-sınıf sınıflandırma için %87.7 doğruluk, %87.2 F1-Skoru ve 0 .75 Cohen’s kappa değeri elde ettiğini ortaya koymaktadır. 3-sınıf sınıflandırma için %85.6 doğruluk, %82.4 F1-Skoru ve 0.71 Cohen’s kappa değeri elde edilmiştir. 4-sınıf sınıflandırmada, DenseNet201-rmsprop modeli %81.5 doğruluk, %77.1 F1-Skoru ve 0.67 Cohen’s kappa değeri sağlamıştır. 5-sınıf sınıflandırmada, en yüksek başarı, %67.8 doğruluk, %68.8 F1-Skoru ve 0.55 Cohen’s kappa değeri ile Xception-rmsprop modeli ile elde edilmiştir. Farklı sınıf sayıları ve farklı aktarım öğrenme modelleri ile yapılan değerlendirme, önerilen yaklaşımın etkinliğini vurgulamaktadır. Çalışmanın sonuçları, sınıf sayısının değiştirilmesinin, farklı transfer öğrenme modellerinin ve optimize edicilerin kullanılmasının KOA şiddeti değerlendirmesinde nasıl daha net bilgiler sağlayabileceğini gösterme konusunda çalışmanın benzersizliğini ve başarısını vurgulamaktadır.
Clahe çoklu sınıflandırma osteoartrit transfer öğrenme x-ray
Birincil Dil | İngilizce |
---|---|
Konular | Yazılım Mühendisliği (Diğer) |
Bölüm | Research Article |
Yazarlar | |
Yayımlanma Tarihi | 23 Temmuz 2024 |
Gönderilme Tarihi | 7 Mayıs 2024 |
Kabul Tarihi | 24 Haziran 2024 |
Yayımlandığı Sayı | Yıl 2024 Cilt: 14 Sayı: 2 |