I AE I nte rna t io na l J o urna l o f   Ro bo t ics a nd   Aut o m a t io ( I J RA)   Vo l.  1 4 ,   No .   2 J u n e   20 2 5 ,   p p .   2 60 ~ 2 72   I SS N:  2722 - 2 5 8 6 DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /i jr a . v 14 i 2 . pp 2 60 - 2 72           260       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij r a . ia esco r e. co m   CP_SDUN et:  ro a d extra ction  using   SDUN et  a nd  cen t erline  preserv ing  dice  los s       B a y u Sa t ria   P er s a da ,   M uh a m m a d Rif qi P riy o   Su s a nto ,   L a k s m it a   Ra ha dia nti,   Ania t i   M urni  Ary m urt hy   F a c u l t y   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e ,   U n i v e r si t a s   I n d o n e si a ,   J a k a r t a ,   I n d o n e s i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   No v   6 ,   2 0 2 4   R ev is ed   J an   3 1 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   Ma r   5 ,   2 0 2 5       Ex isti n g   a u to m a ti c   ro a d   m a p   e x trac ti o n   a p p ro a c h e o n   re m o te   se n sin g   ima g e o ften   fa il   b e c a u se   th e y   c a n n o t   u n d e rsta n d   th e   s p a ti a c o n tex o a n   ima g e .   M a in l y   b e c a u se   th e y   c o u l d   n o lea rn   th e   sp a ti a c o n te x o f   th e   ima g e   a n d   o n l y   k n e th e   str u c tu re   o r   tex tu re   o th e   ima g e .   T h e se   a p p r o a c h e o n l y   fo c u o n   re g i o n a l   a c c u ra c y   i n ste a d   o c o n n e c ti v it y .   Th e re f o re ,   m o st   a p p ro a c h e p r o d u c e   d isc o n ti n u o u o u t p u ts  c a u se d   b y   b u il d in g s,   sh a d o ws ,   a n d   sim il a rit y   to   ri v e rs.  Th is  stu d y   a d d re ss e th e   c h a ll e n g e   o a u t o m a ti c   ro a d   e x trac ti o n ,   f o c u sin g   o n   e n h a n c in g   r o a d   c o n n e c ti v it y   a n d   se g m e n tatio n   a c c u ra c y   b y   p ro p o si n g   a   n e two r k - b a se d   r o a d   e x trac ti o n   th a t   u se a   sp a ti a l   in ten sifier  m o d u le  (DU LR)  a n d   d e n se ly   c o n n e c ted   U - Ne a rc h it e c tu re   (S DU Ne t)  with   a   c o n n e c ti v it y - p r e se rv in g   l o ss   fu n c ti o n   (CP _ c lDice c a ll e d   CP _ S DU Ne t.   Th is  st u d y   a n a ly z e th e   CP _ c lDice   lo ss   fu n c ti o n   f o th e   ro a d   e x trac ti o n   tas k   c o m p a re d   to   t h e   BCE  Lo ss   f u n c ti o n   t o   train   th e   S DU Ne t   m o d e l.   Th e   re su lt   sh o ws   th a CP _ S DU Ne t,   p e rfo rm b e st  u sin g   a n   ima g e   siz e   o 1 2 8 × 1 2 8   p i x e ls  a n d   t ra in e d   wit h   th e   w h o le  d a tas e with   a   c o m b in a ti o n   o 2 0 %   c l Dic e   a n d   8 0 %   d ice   lo ss .   Th e   p r o p o se d   m e th o d   o b tai n s   a   c lDice   sc o re   o 0 . 8 5   a n d   a n   In tere st  o v e Un i o n   (I o U)  sc o re   o 0 . 6 5   f o th e   tes ti n g   d a ta.  T h e se   fin d i n g d e m o n stra te  th e   p o te n ti a o CP _ S DU Ne fo re li a b le ro a d   e x trac ti o n .   K ey w o r d s :   C o n n ec tiv ity   p r eser v i n g   C P_ clDice   C P_ SDU Net   Dice   lo s s   R o ad   ex tr ac tio n   SDUNet   Th is   is   a n   o p en   a cc ess   a r ticle  u n d er th C C   B Y - SA   licen s e.     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   B ay u   Satr ia  Per s ad a   Facu lty   o f   C o m p u ter   Scien ce ,   Un iv er s itas   I n d o n esia   So u th   J ak ar ta,   J ak ar ta,   J av a,   I n d o n esia   E m ail: b ay u s atr iap er s ad a@ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O   Au to m atic  r o ad   m ap   g e n er ati o n   o r   r o ad   ex tr ac tio n   f r o m   im ag es  b en ef its   m an y   a p p licatio n s ,   s u ch   as   au to n o m o u s   v eh icles,  u r b an   p l an n in g ,   r o ad   n etwo r k   p la n n in g ,   an d   lan d   in v esti g atio n .   B ased   o n   th d ata  u s ed ,   r o ad   ex tr ac tio n   task s   ca n   b d iv id ed   in to   th r ee   ty p es,  i.e . ,   r o a d   ex tr ac tio n   u s in g   2 d ataset,   3 d ataset,   o r   b o th   ty p es  s im u ltan eo u s ly .   R o ad   ex t r ac tio n   u s in g   a   2 d at aset  ca n   b e   d o n u s in g   o p tical  im ag es  [ 1 ] [ 2 ]   o r   SAR   im ag es  [ 3 ] [ 4 ] ,   wh ich   ea ch   h av th eir   c h ar ac ter is tics .   T h is   p ap er   f o cu s es  o n   u s in g   2 d atasets ,   s p ec if ically   o p tical  im ag es,  to   p er f o r m   au to m atic  r o ad   e x tr ac tio n .   T h m ain   p r o b le m   in   r o ad   e x tr ac tio n   f r o m   s atellite  im ag es  is   to   lab el  th r o ad   as  f o r eg r o u n d   an d   o th er   th in g s   as  b ac k g r o u n d ,   cr ea tin g   b in a r y   s eg m en tatio n   p r o b lem .   C o m p ar e d   with   o th er   im ag e   s eg m en tatio n   p r o b lem s ,   m an y   f ac to r s   af f ec t r o ad   e x tr ac tio n .   T h f ir s t is th at  r o ad s   ar th in   an d   lo n g ,   s p an n in g   lar g ar ea   ev en   t h o u g h   th ei r   ar ea   ( p ix el  c o u n t)   is   s m all.   Nex t,  th g eo m etr ic  f ea t u r es  o f   r o a d s   ar v er y   s im ilar   to   r iv er s   an d   r ailway s .   T h ese  p r o b lem s   m ak it  tr ick y   ev en   f o r   p r o f ess io n als  to   d if f er en tiate  b etwe en   th em .   Ad d itio n ally ,   r o a d s   ca n   o v er lap   in   c o m p lex   in ter s ec t io n ,   a n d   f in ally ,   in   s atellite  im ag es,  r o a d s   ca n   b e   o b s cu r ed   b y   tr ee s ,   th eir   s h ad o ws,  an d   b u ild in g s '   s h ad o ws.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I AE I n J   R o b   &   A u to m   I SS N:   2722 - 2 5 8 6         C P _ S DUNet:  r o a d   ex tr a ctio n   u s in g   S DUNet a n d   ce n terl in p r eser vin g   d ice  lo s s   ( B a yu   S a t r ia   P ers a d a )   261   I n   ea r ly   s tu d ies,  r esear ch e r s   d esig n ed   h an d - cr af te d   f ea t u r es  f o r   r o a d   e x tr ac tio n   [ 5 ] [ 9 ] .   T h is   co n v en tio n al  tech n iq u u s es  tex tu r s tr u ctu r e,   s u p er - p i x el  p ar titi o n in g   [ 1 0 ] ,   r eg io n - g r o win g   alg o r ith m   [ 1 1 ]   an d   o th er   m eth o d s   f o r   r o ad   e x tr ac tio n .   Ho wev er ,   s atellite  im ag er y   h as  g r o w n   m ass iv ely   in   r ec en y ea r s   an d   p r o d u ce d   v er y   h ig h - r eso lu tio n   im ag es.  T h ese  im ag es  b r i n g   n ew  c h allen g es  f o r   r o ad   e x tr ac tio n   d u to   th e   co m p lex   s tr u ctu r o f   th r o ad   an d   d iv er s b ac k g r o u n d   d is tr ib u tio n .   W ith   th ese  n ew  ch alle n g es,  co n v e n tio n al   m eth o d s   s tar to   u n d er p e r f o r m .   I n   r ec e n y ea r s ,   th d ev el o p m en t   o f   n eu r al  n etwo r k s   s u ch   as  c o n v o lu tio n al  n eu r al  n etwo r k s   ( C NN)   h as  i m p r o v e d   i n   lo ts   o f   s em an tic  s eg m en tatio n   task s ,   wh ich   in cl u d es  r o a d   e x tr ac tio n   [ 1 2 ] [ 1 5 ] .   R ec en tly ,   th e   U - Net  [ 1 6 ]   ar c h itectu r h as  b ee n   u s ed   ex ten s iv ely   f o r   s eg m e n tatio n   task s .   Alth o u g h   C NN - b ased   m eth o d s   an d   U - Net  ar u b iq u ito u s   in   s eg m en tatio n   task s ,   th ey   a r o f te n   in ad eq u ate  f o r   r em o te   s en s in g   im ag es.  T o   a d d r ess   th is s u e,   Yan g   et  a l.   [ 1 7 ]   d esig n ed   a   f r a m ewo r k   b ased   o n   s p atial - en h an ce d   an d   d en s ely   co n n ec ted   U - Net  to   a d d r ess   th p r o b lem .   Ad d itio n ally ,   th e   tr ain in g   s tr ateg ies  ca n   also   b m o d if ied   t o   o p tim ize  m o d els  f o r   ex tr ac t io n   task s .   T h m o d el' s   lo s s   f u n ctio n   p la y s   an   im p o r ta n r o le  as  it  g u i d es  th m o d el  in   ac h iev in g   t h b est  r esu lt  b ased   o n   th d if f er en ce   b etwe en   th e   p r ed icted   v al u a n d   its   g r o u n d   tr u th .   Fo r   a   task   th at  u s es  s e g m en tatio n ,   in   th is   ca s e,   r o ad   ex tr ac tio n ,   ch o o s in g   th lo s s   f u n ctio n   is   im p o r tan t.  Sev er al  s tu d ies  h av p r o p o s ed   alter n ate  lo s s   f u n ctio n s   th at  co u ld   in c r ea s th o u tco m o f   r o ad   e x tr ac tio n   [ 1 8 ] .   On o f   th em   u s es  s tr u ctu r al  s im ilar ity   as  a   lo s s   f u n ctio n ,   wh ic h   is   jo in lo s s   o f   cr o s s   en tr o p y   an d   Dice   lo s s   ca lled   cr o s s - en tr o p y - d ice - lo s s   ( C E DL )   [ 1 9 ]   f u n ctio n .   Ho wev er ,   n o n e   o f   th em   m ain tain   th r o ad   c o n n ec tiv ity .   Fo r   th at  r ea s o n ,   Ab d o llah et  a l.   [ 2 0 ]   p r o p o s ed   u s in g   C P_ clDice .   T h is   n ew  m ea s u r co m p ar es  th in ter s ec tio n   o f   p ix els  an d   t h eir   m o r p h o lo g ical   s k eleto n   to   p r eser v th r o ad ' s   co n n ec tiv ity   a n d   o b tain   b etter   p er f o r m an ce   o f   th e   r o a d   ex t r ac tio n   m o d el.   I n   th is   p ap er ,   we  p r o p o s ed   n o v el  a p p r o ac h   to   a u to m at ic  r o ad   ex t r ac tio n .   W in tr o d u ce   u s in g   s p atial - en h an ce d   an d   d en s ely   co n n ec ted   U - Net  to   ca p tu r s p atial  co n tex f r o m   a n   im ag ca lled   C P_ SDU Net.   C P_ SDU Net  ca n   p r o d u ce   g en er ally   b etter   ac cu r ac y   o n   r o ad   s eg m en tatio n   u s in g   C P_ clDice   as  its   lo s s   f u n ctio n   to   en s u r r o ad   co n n ec tiv ity   is   p r eser v ed ,   wh ich   u s es  s p atial  in ten s if ier   ( D UL R   m o d u le)   an d   d en s ely   co n n ec te d   U - Net  with   co n n ec tiv ity   p r eser v in g   lo s s   f u n ctio n .   B y   en h an ci n g   s p a tial  co n tex ca p tu r an d   e x p licitly   m ain tain i n g   r o ad   c o n n ec tiv ity ,   th is   m eth o d   aim s   t o   o v er co m lim it atio n s   in   e x is tin g   tech n iq u es.  O u r   w o r k   im p r o v es  s eg m en tatio n   ac cu r ac y   an d   en s u r es  p r ac tical  u s ab ilit y   f o r   ap p licatio n s   th at   d em an d   r eliab le  r o ad   n etwo r k   ex tr ac tio n ,   s u ch   as  u r b a n   i n f r astru ctu r e   p lan n i n g   a n d   a u to n o m o u s   v e h icle  s y s tem s .       2.   M E T H O D S   T h is   wo r k   p r o p o s es  n ew  r o ad   ex tr ac tio n   m eth o d   ca lled   c o n n ec tiv ity   p r eser v in g   s p atial   en h an ce d   an d   d en s ely   U - Net  ( C P_ SDUNet) .   T h p r o p o s ed   tech n iq u e   is   m o d if icatio n   o f   t h o r ig in al  d ee p   lear n in g   m o d el  SDUNet  [ 1 7 ] ,   wh ich   is   b ased   o n   U - Net  ar ch itectu r b u with   b etter   p er f o r m a n ce   b y   en h an cin g   s p atial   co n tex t.  Ad d itio n ally ,   it  co n s is ts   o f   co n n ec tiv ity - awa r s im ilar ity   m ea s u r b ased   o n   th e   in ter s ec tio n   o f   th s k eleto n   an d   its   m ask   ( C P_ clDice )   [ 2 0 ]   t o   p r eser v co n n ec t iv ity   o f   th r o ad   th at  h as b ee n   ex tr ac ted .     2 . 1 .     SDUNet   SDUNet  [ 1 7 ]   is   d ee p   n etwo r k   ar ch itectu r th at  is   b ased   o n   U - Net  [ 1 6 ]   an d   R esNet  [ 2 1 ] .   SDUNet   co n s is ts   o f   th r ee   m ajo r   p ar ts :   d ec o d er ,   b o ttlen ec k ,   an d   d e co d er .   T h en c o d er   is   f illed   with   co n v o lu tio n a l   b lo ck   an d   R eL Activ atio n ,   wh ich   later   will  b d o wn s am p led   u s in g   Ma x p o o lin g ,   w h ile  th d ec o d er   is   u p - s am p led   with   tr an s p o s co n v o lu tio n .   T h p r o m in en t f ea t u r o f   SDUNet  is   th u s o f   s k ip   co n n ec tio n ,   wh ic h   was  in s p ir ed   b y   R esNet  [ 2 1 ] .   Sk ip   co n n ec tio n   allo ws  th e   s en d in g   o f   in f o r m atio n   with o u th e   n ee d   to   g o   th r o u g h   lay er s   o f   co n v o lu tio n .   Hen ce ,   p r e v en ts   v an is h in g   g r ad ien t p r o b lem s .   SDUNet  is   also   in s p ir ed   b y   D en s eNe t   wh er ea ch   lay er   is   c o n n ec ted   to   t h o t h er   s o   th at  i is   ab le  to   im p r o v f ea t u r f lo ws.  T h en co d er   co n s is ts   o f   4   d en s b lo c k s ,   th b o ttlen ec k   co n s is ts   o f   1   d en s b lo ck ,   a n d   last ly ,   th d ec o d er   co n s is ts   o f   4   d en s b lo c k s   [ 1 7 ] .     2 . 1 . 1 .   Dense  blo ck   SDUNet  i s   s er ies  o f   d en s b lo ck s   th at  m ain ly   co n s is o f   m u ltip le  lay er s   wh ich   ex tr ac in f o r m atio n   th at  is   s h ap ed   lik th letter   U   an d   ar co n n ec ted   to   ea ch   o th er ,   wh ich   was  in s p ir ed   b y   De n s eNe ar ch itectu r [ 2 2 ] .   T h e   b lo ck s   a r co n n ec ted   to   p r eser v th e   n atu r o f   f o r wa r d   f ee d in g ,   wh er e   ea ch   lay er   will  ad d   ad d itio n al  in f o r m atio n   f r o m   al p r ec ed i n g   la y er s   an d   p ass   its   f ea tu r m a p   to   s u b s eq u en lay er s .   First,  th in p u t   ten s o r   p ass es  th r o u g h   b atch   n o r m aliza tio n   lay er   t o   r e - s ca le  an d   s tan d ar d ize  its   v alu e.   T h e n ,   it  is   ac tiv ated   to   r ec tifie d   lin ea r   u n it  ac tiv ati o n   f u n ctio n ,   f o llo wed   b y   3 ×3   co n v o l u tio n   lay er .   SDUNet  u s es  a   m o d if ied   v er s io n   o f   De n s eNe t,  wh er a f ter   g o in g   th r o u g h   3 ×3   co n v o lu tio n   lay er ,   th ten s o r   m o v e s   to   d r o p o u lay er   to   d r o p   s o m n e u r o n s   r an d o m l y .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 7 2 2 - 2 5 8 6   I AE I n J   R o b   &   A u to m Vo l .   14 ,   No .   2 J u n e   20 2 5 :   2 60 - 2 72   262   Fig u r 1   illu s tr ates  d en s e   b l o ck s   u s ed   in   SDUNet.   T h p u r p o s o f   u s in g   d e n s b lo c k s   was  to   en h an ce   in f o r m atio n   f lo b e twee n   lay er s .   C o n s eq u e n tly ,   th   lay er   r ec ei v es  th f ea tu r m ap s   o f   all   p r ec ed in g   lay er s ,   0 , , 1   as in p u t.  T h f o r m u la  is   r ep r esen ted   in   ( 1 ) .     = ( [ 0 , , 1 ] )   ( 1 )     wh er [ 0 , , 1 ]   r ep r esen th co n ca ten atio n   o f   th f ea tu r m ap s   g en e r ated   f r o m   all  lay er s   b ef o r eh a n d   an d   ( . )   r ef e r s   to   n o n lin ea r   m a p p i n g   f u n ctio n .           Fig u r 1 .   Den s b l o ck   in   SDU Net  ar ch itectu r e       2 . 1 . 2 .   T ra ns it io la y er   T h tr a n s itio n   lay er   co n s is ts   o f   two   p ar ts a   d o wn - tr a n s itio n   lay er   a n d   an   u p - tr an s itio n   lay er .   T h d o wn - tr an s itio n   lay er   is   ap p lie d   to   d o wn s am p le  th f ea tu r m ap ,   wh ich   th d en s b lo ck   c o u ld   n o d o .   So ,   th e   tr an s itio n   lay er   co n s is ts   o f   b atch   n o r m aliza tio n   to   s tan d ar d iz e,   f o llo wed   b y   1 ×1   co n v o l u t io n   lay er   an d   2 ×2   p o o lin g   lay er   to   d o wn s am p lin g .   C o n v e r s ely ,   th e   u p - tr an s itio n   lay e r   will  p er f o r m   th e   u p - s am p lin g   u s in g   th e   s am ap p r o ac h   as  th d o wn - t r an s itio n   lay er ,   b u it  u s es  t r an s p o s ed   co n v o lu tio n   in s tea d   o f   2 ×2   p o o lin g   lay er .     2 . 1 . 3 .   Do wn  up   lef t   rig ht  co n v o lutio n m o du le  ( DULR)   SDUNet  al s o   p r o p o s ed   a n o th e r   way   to   s p atially   en h an ce   th e   s p atial  co n tex f ea tu r b y   d o i n g   wh at  is   ca lled   DUL R   m o d u le  [ 2 3 ] .   Fig u r 2   illu s tr ates  th d etail s   o f   th DUL R   m o d u le  ar ch itectu r e,   wh ich   co n s is ts   o f   u p   c o n v o lu tio n ,   d o wn   c o n v o lu tio n ,   lef co n v o l u tio n ,   a n d   r ig h co n v o lu tio n .   As  s h o wn   i n   th f ig u r e,   if   we   tak d o wn   co n v o lu tio n   an d   lef co n v o lu tio n   as  an   ex am p le,   th lef co n v o lu tio n   will  r ed u ce   th f ea tu r m ap   f r o m   a   s ize  o f   C × W × to   C × 1 × s o   th at  it  will  co n v o lv a lo n g   th o s H.   Me an wh ile,   Do wn   co n v o lu tio n   will  r ed u ce   C × W × f ea tu r m ap   to   b ec o m e   C × W × 1   s o   th at  it   co n v o l v es  f o r   th e   W   ten s o r   o n ly .   I t   will  co n v o lv e   ev er y   C × W × 1   f o r   ev er y   s lice  u n til  it  b ec o m es  th ag ain   s o   th at  th f ea tu r m ap   af ter   it  g ets  co n v o lu ted   is   b ac k   to   C × W × H.   E v er y   co n v o lu tio n   will  b ac tiv ated   u s in g   n o n lin ea r   f u n ctio n   t h at  is   r ec tifie d   lin ea r   u n it   ( R eL U) .   Similar ly ,   th o th er   c o n v o lu ti o n   h as th s am f u n cti o n   b u g o es in   d if f er e n t d ir ec tio n .   T h in ten tio n   o f   u s in g   DUL R   is   s o   th at  th r o u g h   DUL R   th f ea tu r e   m ap   p o te n tially   co n tain s   p er s p ec tiv ch an g e   d u e   to   th e   d if f e r en c o m p u tin g   o r d e r s ,   t h ef f ec t   o f   ag g r eg atio n   f o r   e ac h   r o is   d if f er en t,   th u s   m ak in g   it lik a   ch an g in   p er s p ec tiv [ 2 3 ] .     2 . 2 .     Co nn ec t iv it y   preserv ing   ce nte rline  dice  co ef f icient   ( CP _ clDice ) .   T h ce n ter lin d ice  co ef f icien was  in tr o d u ce d   b y   Sh it  et  a l.   [ 2 4 ]   with   th in ten tio n   o f   f in d in g   wh at  is   g o o d   p i x els - wis m ea s u r to   b e n ch m a r k   t u b u lar   s eg m en tatio n   wh ile  g u ar an teein g   th e   p r eser v atio n   o f   th e   n etwo r k   to p o lo g y   s in ce   th ey   ar u s in g   b io m ed ical  im ag es  t h at  is   b r ain   v ascu lar   d ataset.   T h ey   th u s   p r o p o s ed   th ce n ter lin d ice  c o ef f icien ( clDice ) ,   as sh o wn   in   ( 2 )   an d   ( 3 ) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I AE I n J   R o b   &   A u to m   I SS N:   2722 - 2 5 8 6         C P _ S DUNet:  r o a d   ex tr a ctio n   u s in g   S DUNet a n d   ce n terl in p r eser vin g   d ice  lo s s   ( B a yu   S a t r ia   P ers a d a )   263       Fig u r 2 .   DUL R   m o d u le  ar ch i tectu r e         (  ,  ) = |         |    ( 2 )      (  ,  ) =   |         |    ( 3 )     clDice   will  cr ea te  s o f s k eleto n izatio n   f o r   t h r ea l   g r o u n d   tr u th   m ask   (  )   an d   th p r ed icted   m ask   f r o m   th e   n etwo r k   (  ) .   T h s k eleto n izatio n   will  b ca lled   Sl   f o r   th s k eleto n izatio n   o f   th g r o u n d   tr u t h   m ask   an d      f o r   th s k eleto n izatio n   o f   th p r ed icted   m ask .     T h id ea   o f   clDice   is   th co m p u tatio n   o f   s o f t - Dice ,   th at  i s   to   co m p u te  th e   f r ac tio n   o f      th at  lies   with in    ,   wh ich   we   ca ll  th to p o lo g y   p r ec is io n   (  )   an d   th e   f r ac tio n   o f      th at  lies   with in    ,   wh ic h   we  ca ll  th to p o lo g y   s en s itiv ity   ( ) .   W h en     an d      h av b ee n   ca lc u lated ,   it  co u ld   b co n s id er e d   th at    is   s u s ce p tib le  to   f alse  p o s itiv es  an d   T s en s   to   f alse  n eg ativ e.   Sin ce   we   n ee d   to   m ax im ize  b o t h   p r ec is io n   an d   s en s itiv ity ,   we  d ef in clDice   to   b e   h ar m o n ic  m ea n   also   k n o wn   as  F - 1   o r   D ice,   th f o r m u la   is   s h o wn   in   ( 4 )   [ 2 0 ] .      (  ,  ) = 2            +    ( 4 )     wh er    is   th to p o lo g y   p r ec is i o n   an d      th to p o l o g y   s en s itiv ity .   E x tr ac tin g   a n   ac cu r ate  s k el eto n   is   ess en tial to   th C P_ clDice   m et h o d .   Fig u r 3   illu s tr ates h o S o f t - clDice   wo r k s .           Fig u r 3 .   C o m p u tatio n   o f   So f t - clDice   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 7 2 2 - 2 5 8 6   I AE I n J   R o b   &   A u to m Vo l .   14 ,   No .   2 J u n e   20 2 5 :   2 60 - 2 72   264   Ho wev er ,   s k eleto n izatio n   u s in g   er o s io n   an d   d ilatio n   is   n o t   f u lly   d if f e r en tiab le  a n d   t h er ef o r ca n n o b ca p tu r ed   b y   lo s s   f u n ctio n .   I n s tead ,   d o in g   m o r p h o lo g i ca th in n in g ,   we  u s an   alter n ativ th at  is   u s in g   m ax - p o o lin g   an d   m in - p o o lin g .   T h u s ,   a   s o f t - s k eleto n izatio n   tech n iq u e   was  p r o p o s ed   to   b e   th alter n ativ e,   wh er an   iter ativ m in -   an d   m ax - p o o lin g   is   ap p lied   t o   ap p r o x im ately   s im u late  er o s io n   an d   d ilatio n .   Fig u r 4   illu s tr ates h o m in - p o o lin g ,   m ax - p o o lin g ,   a n d   th e   u s o f   R eL ac tiv atio n   f u n ctio n   co u ld   b an   alter n ativ e .             Fig u r 4 .   Mo r p h o lo g ical  th in n in g   u s in g   m i n   an d   m ax   p o o lin g       2 . 3 .     P r o po s ed  m et ho d   ( CP _ SDUNet )   Ou r   p r o p o s ed   m eth o d   co m b i n ed   SDUNet  with   th C P_ cl Dice   lo s s   f u n ctio n .   Pre v io u s   s tu d ies  [ 2 0 ]   p r o v e d   th at   clDice   as  a   lo s s   f u n ctio n   im p r o v ed   th s eg m en tatio n   r esu lt.  T h e r ef o r e ,   we  u s th e   s p atially   en h an ce d   ex tr ac t o r   i n   SDU Net  to   o b tain   t h b est  r o a d   ex tr ac tio n   n etwo r k   an d   p r e s er v its   n etwo r k s   to p o lo g y .   Sin ce   th o b jectiv i s   to   m ain tain   to p o lo g y   wh ile  a ch iev in g   ac cu r ate  s eg m e n tatio n   an d   n o t le ar n   th e   s k eleto n izatio n ,   it  is   p r o p o s ed   th at  clDice   co m b i n with   s o f t - Dice   to   b e   u s ed   as  lo s s   f u n ct io n   r e p r esen ted   i n   ( 5 ) .     = ( 1   ) ( 1  ) +   ( 1    )   ( 5 )     w h er α   is   th c o ef f icien t   th at   d iv id es  th e   wo r k   f o r   ea ch   l o s s   f u n ctio n   an d   a   [ 0   , 0 , 5 ] ,     is   th C P_ clDice   L o s s ,   m ak in g   th is   lo s s   f u n c tio n   co n n ec tiv ity   p r eser v i n g   th C en ter lin d ice  lo s s   f u n ctio n .   Fig u r 5   illu s tr ates w h at  th p r o p o s ed   n etwo r k   ar ch itectu r e   lo o k s   lik e.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I AE I n J   R o b   &   A u to m   I SS N:   2722 - 2 5 8 6         C P _ S DUNet:  r o a d   ex tr a ctio n   u s in g   S DUNet a n d   ce n terl in p r eser vin g   d ice  lo s s   ( B a yu   S a t r ia   P ers a d a )   265       Fig u r 5 .   C P_ SDUNet  ar ch itectu r e       2 . 4 .     E x perim ent s   T h ex p er im en t   will  b e   d iv id e d   in to   two   p ar ts .   T h f ir s is   t h C P_ SDUNet  p er f o r m an ce   e x p er im en t   an d   th e   jo in l o s s   co n f ig u r at io n   ex p er im en t.   All  th e x p e r im en ts   u s ed   NVI DI DGX   A - 1 0 0   GPU  with   T en s o r Flo as its   f r am ewo r k .     2 . 4 . 1 .   E x perim ent   des ig n   T h ex p e r im en tal  d esig n   u s ed   f o r   th is   r esear ch   is   illu s tr ated   in   Fig u r e   6 .   First,  f o r   th d at a   p r ep r o ce s s in g   s tag e,   th e   in p u t f r o m   th d ataset  will  b tak e n   b y   its   o r ig in al  s ize,   t h en   it   is   c r o p p e d   an d   r esized   to   2 5 6 × 2 5 6   p ix els  o r   1 2 8 × 1 2 8   p ix els.  E ac h   s ize  is   u s ed   in   d if f e r en t   ex p e r im en ts .   Af ter   th e   im ag e   is   p r ep r o ce s s ed ,   it  g o es  to   an   a u g m en tatio n   wh er th e   d ata  will  b in cr ea s ed   v ia  au g m e n tatio n ,   th en   to   th e   m o d e l   f o r   t r a i n i n g .   A f t e r   t h at ,   th e   r e s u l t   o f   e a c h   m o d e l   w i ll   b e   e v a l u a t e d   u s i n g   t h e   c l Di c e   m e tr i c   a n d   I o U   s c o r e .           Fig u r 6 .   Me th o d s   u s ed   in   t h is   r esear ch       2 . 4 . 2 .   Da t a s et   a nd   prepro ce s s ing   I n   th ese  ex p er im en ts ,   we  u s ed   th Dee p Glo b r o a d   ex tr ac t io n   d ataset  [ 2 5 ] .   T h Dee p Glo b R o ad   E x tr ac tio n   d ataset  co n s is ts   o f   6 , 2 2 6   ae r ial  im ag es  f o r   tr ai n in g ,   1 , 2 4 3   v alid atio n   ae r ial  im ag es,  an d   1 , 1 0 1   ae r ial  test   im ag es.  T h r eso l u tio n   o f   ea ch   im ag is   1 0 2 4 × 1 0 2 4   p ix els.  T h e   Dee p Glo b R o ad   E x tr ac tio n   d ataset  co v er s   im ag es  ca p tu r ed   o v er   T h ailan d ,   I n d o n esia,   an d   I n d ia.   T h im ag o f   th Dee p Glo b R o ad   E x tr ac tio n   d ataset  ca n   b s ee n   in   Fig u r 7 ,   with   t h ex am p l o f   th e   r ea d ataset  in   Fig u r 7 ( a)   an d   th e   im ag e   m ask   in   Fig u r 7 ( b ) .   B ef o r th d ataset  ca n   b u s e d ,   th d ataset  will  b p r ep r o c ess ed .   T h im ag es  will  b f ir s cr o p p ed   an d   r e d u ce d   in to   f o u r   p ar ts .   E ac h   p a r is   th s am e   s ize,   5 1 2 ×5 1 2   p i x els.  Af ter   t h at,   th e   g r o u n d   tr u t h /m ask   im ag es  will  b n o r m alize d   t o   b in ar y   im ag e.   An   e x am p le  o f   th p r ep r o ce s s ed   im ag es  is   illu s tr ated   in     Fig u r 8 .   T h im ag es  th at  h av b ee n   cr o p p ed   a n d   r esized   th en   n ee d   to   b p r o ce s s ed   f u r th er   with   d ata   b alan cin g .   T h e   d ata   b alan cin g   is   in ten d ed   to   r em o v a n y   i n s ig n if ican im a g e.   T h e x am p le  is   illu s tr ated   in   Fig u r 9   with   th m ask   im a g th at  h as  s ig n if ican in f o r m atio n   ex p lain ed   in   Fig u r 9 ( a)   an d   th n o n - s ig n if ican t im ag in   Fig u r 9 ( b ) .        Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 7 2 2 - 2 5 8 6   I AE I n J   R o b   &   A u to m Vo l .   14 ,   No .   2 J u n e   20 2 5 :   2 60 - 2 72   266       ( a)   ( b )     Fig u r 7 .   E x am p le  im a g o f   D ee p Glo b d ataset  ( a)   r ea l im ag an d   ( b )   m ask   im a g e                 Fig u r 8 .   Pre p r o ce s s ed   im ag es       T h f ir s im ag e   is   s ig n if ican tl y   u s ef u l   b ec au s it  c o n tain s   th r o ad   th at  th e   m o d el  n ee d s   to   lear n ,   a n d   th later   im ag d o es  n o h av an y th u s ,   it  n ee d s   to   b e   r em o v ed .   No ev e r y th in g   b u o n ly   p ar ts   o f   it;  th u s ,   we   d o   d ata  b alan cin g   b y   r em o v in g   im ag es  th at  o n ly   h av 0 . 0 1 r o ad   p i x els  an d   b elo w.   T h d is tr ib u tio n   o f   th e   d ata  b ef o r an d   af te r   b alan ci n g   ca n   b illu s tr ated   in   Fig u r 1 0 ,   wh ich   s h o ws  th im ag d is tr ib u tio n   b ef o r e   d ata  b alan cin g   in   Fig u r 1 0 ( a )   an d   af ter   d ata  b alan ci n g   in   Fi g u r 1 0 ( b ) .           ( a)   ( b )     Fig u r 9 .   E x am p le  k in d s   o f   im ag with   ( a)   in f o r m atio n   ( s ig n i f ican t)   an d   ( b )   n o   i n f o r m atio n   ( in s ig n if ican t)           ( a)   ( b )     Fig u r 1 0 .   I m ag e   d is tr ib u tio n   ( a)   b ef o r an d   ( b )   af ter   d ata  b a lan cin g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I AE I n J   R o b   &   A u to m   I SS N:   2722 - 2 5 8 6         C P _ S DUNet:  r o a d   ex tr a ctio n   u s in g   S DUNet a n d   ce n terl in p r eser vin g   d ice  lo s s   ( B a yu   S a t r ia   P ers a d a )   267   T h n ex t step   in v o lv es d ata  au g m en tatio n   to   in cr ea s th d at v o lu m e.   T h au g m en tatio n   t h at  will b e   u s ed   is   r an d o m   r o tatio n   an d   f lip p in g .   Af ter   t h at,   th e   d ataset  co u ld   b u s ed   f o r   t r ain in g   b u will  b u s ed   d if f er en tly   f o r   ea ch   e x p er im e n t.  T h d ataset  will  also   v ar y   b etwe en   h alf   an d   t h wh o le  o f   th r ea d ataset.   Ad d itio n ally ,   th d ataset  will b d iv id e d   in to   tr ain i n g ,   v alid atio n ,   an d   test in g   with   an   8 0 :1 0 :1 0   p r o p o r tio n .     2 . 4 . 2 .   E x perim ent a s et t ing s   a nd   ev a lua t io n   W p er f o r m   th p r o p o s ed   m o d el  u s in g   th T en s o r Flo f r am ewo r k .   T h h y p er p ar am et er s   f o r   th e   ex p er im en a r as  f o llo ws:   T h lear n in g   r ate  f o r   tr ain in g   is   0 . 0 0 1 ,   an d   we  also   im p lem en ted   lear n in g   r ate   s ch ed u ler   u s in g   R ed u ce L R On Plateau   with   p atien ce   o f   4   an d   r ed u ce d   f ac t o r   o f   0 . 1 .   T h e   m o d el  was  tr ain e d   f o r   4 0   e p o ch s ,   u s in g   Ad am   as  its   o p tim izer   with o u weig h d ec ay .   T h e   p r o p o r tio n   f o r   t h C P_ clDice   lo s s   th at  was  u s ed   was  9 0 s o f t - d ice  an d   1 0 clDice   lo s s .   Fo r   all  ex p er im en ts ,   m etr ics  th at  ar b ein g   u s ed   to   m o n ito r   in   th tr ain in g   p h ase  ar as  in   ( 6 )   to   ( 8 ) .          = 2 ×  (  +  ) + (  +  )   ( 6 )     c      =   2   × (  ,  )   ×  ( ,  )  (  ,  ) +  (  ,  )   ( 7 )      = 2 ×   +  +    ( 8 )       T P,  FP ,   T N,   a n d   FN   ar s eq u en tially   th e   tr u e   p o s itiv es,  f alse  p o s itiv es,  tr u n eg ativ es,   an d   f alse  n e g ativ es   b ased   o n   th e   m o d el  p r ed ictio n   an d   th g r o u n d   t r u th /m ask .       3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   3 . 1 .     CP _ SDUNet   perf o rm a n ce   T h m ain   ex p er im e n is   in ten d ed   to   ev alu ate  SDUNet  tr ain ed   b y   v ar i o u s   lo s s   f u n ctio n s   f o r   r o ad   ex tr ac tio n ,   o n o f   wh ich   is   th p r o p o s ed   m et h o d   C P_ SDUNet.   T h is   ex p er im en is   im p lem en ted   u s in g   256 × 2 5 6   p ix els im ag es a n d   5 0 % o f   th ac tu al  d ata  f o r   tr ain in g   th m o d el.   Du to   th s ize  o f   th d ata,   we  u s ed   h alf   o f   t h ac tu al  d ata  in   th is   ex p er im en t.  T h r esu lt f r o m   th e   ex p er im en t is sh o wn   in   T ab le   1 .       T ab le  1 .   T h tr ain in g ,   v alid ati o n ,   an d   test in g   r esu lt  o f   SDUNet  f o r   its   lo s s   f u n ctio n   v a r iatio n s   V a l u e   Tr a i n i n g   V a l i d a t i o n   Te st i n g   S D U N e t   u si n g   B C E   Lo ss   S D U N e t   u s i n g   C P _ c l D i c e   Lo s ( C P _ S D U N e t )   S D U N e t   u si n g   B C E   Lo ss   S D U N e t   u s i n g   C P _ c l D i c e   Lo s ( C P _ S D U N e t )   S D U N e t   u si n g   B C E   Lo ss   S D U N e t   u s i n g   C P _ c l D i c e   Lo s ( C P _ S D U N e t )   I o U   0 . 5 3 0 3   0 . 6 1   0 . 4 4 2 2   0 . 5 7 8 1   0 . 5 2   0 . 5 9 3   c l D i c e   0 . 7 7 5 0   0 . 8 2 9 3   0 . 6 9 6 4   0 . 8 0 9 6   0 . 3 0 8   0 . 8 8   Lo ss   0 . 0 5 8 1   0 . 2 2 8 3   0 . 1 2 2 5   0 . 2 5 2 2   -         T h r esu lt  g iv en   i n   T ab le  1   s h o ws  th at  SDUNet  u s in g   B C E   lo s s   p er f o r m ed   wo r s co m p ar ed   to   SDUNet  u s in g   C P_ clDice   lo s s   f o r   its   tr ain in g ,   v alid atio n ,   a n d   test in g   r esu lts .   W ith   th C P_ clDice   lo s s ,   th m o d el  co u ld   ac h iev b etter   p er f o r m a n ce   with   an   in ter est  o v er   u n io n   ( I OU)   s co r e   o f   0 . 6 1   co m p a r ed   t o   B C E   L o s s   with   an   I o s co r o f   0 . 5 3 .   0 . 0 8   d if f er en ce   r esu lted   i n   v er y   d is tin ct  o u tco m e.     T h v alid atio n   p h ase  also   h ad   b i g   d if f er en ce ,   with   th C P_ clDice   lo s s   ac h iev in g   an   I o s co r o f   0 . 5 7 8 1 ,   an d   th e   B C E   lo s s   o b t ain in g   a n   I o s co r e   o f   0 . 4 4 .   wh o le  0 . 1 3   d if f er en ce   b etw ee n   th e   two .   Hen ce ,   th test in g   r esu lt  th at  was  s h o wn   in   T ab le  1   f u r th er   co n f ir m ed   th at  SDUNet  u s in g   C P_ cl Dice   ( C P_ SDU Net)   lo s s   was  ab le  to   o u tp er f o r m   S DUNe u s in g   B C E   L o s s   with   an   I o U   s co r e   o f   0 . 5 9   f o r   C P_ clDice   lo s s   an d   a n   I o s co r o f   0 . 5 2   f o r   B C E   lo s s ,   d is tin ct  0 . 7   d if f e r en ce .   I n ter esti n g ly ,   ev en   th o u g h   B C E   lo s s   g en er ally   p r o d u ce s   g o o d   I o Sco r e,   S DUNe with   B C E   lo s s   o b tain e d   v er y   lo clDice   s co r e,   wh ich   m ea n s   th at  th m o d el  co u ld   c r ea te  ex tr ac ti o n   co r r ec tly   b u t   d id   n o t   g iv e   v er y   g o o d   ce n ter lin e   f o r   its   r o a d .   T h e   r esu lt  o f   th e   two   m o d els  is   s h o wn   in   Fig u r 1 1 ,   wh ich   s h o ws  th r esu lt  o f   th e   p r ed icted   r o a d   wh en   SDUNet  is   tr ain ed   u s in g   clDice   lo s s   in   Fig u r e   1 1 ( a)   an d   t h r esu lt   o f   th e   p r ed ic ted   r o a d   wh e n   SDUn et  is   t r ain ed   u s in g   B C E L o s s   in   Fig u r 1 1 ( b ) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 7 2 2 - 2 5 8 6   I AE I n J   R o b   &   A u to m Vo l .   14 ,   No .   2 J u n e   20 2 5 :   2 60 - 2 72   268     ( a)       ( b )     Fig u r 1 1 .   R esu lt o f   th p r e d ic ted   r o ad   f r o m   test in g   d ata   ( a)   SDUNet  u s in g   clDice   an d   ( b )   SDUNet  u s in g   B C E   L o s s       Nex t,  tr ain in g   with   o n ly   h alf   o f   th d ataset  an d   wh o le  d ataset  wo u ld   r esu lt  in   a   d if f er en o u tco m e.   Ho wev er ,   th p r o b lem   with   u s in g   th wh o le  d ataset  is   th at  th d ata  n ee d s   to   b tr an s f o r m ed   in to   a n   I m a g e   with   s ize  o f   1 2 8 × 1 2 8   p i x els  s o   th at   it  d o es  n o e x ce ed   th e   m em o r y   lim it,  wh ich   m ay   le ad   to   th e   lo s s   o f   its   d etails.  Hen ce ,   we  co n d u cted   an   ex p er im e n t u s in g   1 2 8 × 1 2 8   p ix els in p u t w ith   th wh o le  d a taset a s   it s   in p u t.   T h ex p e r im en was  in ten d e d   to   test   C P_ SDUNet  u s in g   th wh o le  o f   th e   Dee p Glo b R o ad   E x tr ac tio n   d ataset  b y   r ed u cin g   th e   in p u t   im ag e   s ize  to   1 2 8 ×1 2 8   p ix els.  T h u s ,   th e   r esu lt  i s   s h o wn   in   T ab le   2   an d   Fig u r 1 2 .         T ab le  2 .   T h tr ain in g ,   v alid ati o n   an d   test in g   r esu lt  o f   C P_ SDUNet  u s in g   im ag s ize  o f   1 2 8 × 128  p ix els   V a l u e   Tr a i n i n g   V a l i d a t i o n   Te st i n g   c l D i c e   0 . 8 0 4 9   0 . 7 7 6 7   0 . 7 2 9   I o U   0 . 6 0 4 1   0 . 5 5 0 2   0 . 5 7 8   Lo ss   0 . 2 4 3 3   0 . 2 8 4 1   -           Fig u r 1 2 .   T esti n g   d ata  r esu lt  u s in g   SDUNet  with   im ag s ize  o f   1 2 8 × 1 2 8   p i x els   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I AE I n J   R o b   &   A u to m   I SS N:   2722 - 2 5 8 6         C P _ S DUNet:  r o a d   ex tr a ctio n   u s in g   S DUNet a n d   ce n terl in p r eser vin g   d ice  lo s s   ( B a yu   S a t r ia   P ers a d a )   269   Fro m   wh at  we  ac h iev ed ,   t h r esu lt  s h o wed   th at  u s in g   th w h o le  d ataset  d o es  g iv b etter   r esu lt,  b u n o th at   s ig n if ican t.   T h e   test in g   r esu lt  s co r f o r   clDice   d e cr ea s es  f r o m   0 . 7 3 8   to   0 . 7 2 9   wh ile  th I o s co r e   in cr ea s es  to   0 . 5 7 8 .   Fro m   t h t esti n g   r esu lts ,   we  co u ld   also   s ee   th at  th m o d el  h as  s u cc ess f u lly   ex tr ac ted   th r o ad s ,   b u it  is   s till   co n f u s in g   s in ce   th im ag b ec am m u ch   s m aller .   Ma n y   p i x els  th at  wer s u p p o s ed   t o   s u p p o r th e   lear n in g   wer eit h er   b lu r r ed   o r   r em o v ed   b ec au s o f   th r esizin g .   T h u s ,   u s in g   th wh o le  d ataset  wh ile  lo wer in g   th r eso lu tio n   l ea d s   to   s u b o p tim al  c h an g es.     3 . 2 .     J o int  lo s s   v a ria t i o n per f o rm a nce   W h av test ed   C P_ SD UNe u s in g   th co m b in atio n   o f   9 0 %   Dice   lo s s   an d   1 0 % c lDice  lo s s   as  its   lo s s   f u n ctio n   co n f ig u r atio n .   Her e,   we  wan to   ex p er im en with   o th er   co m b i n atio n s   to   f in d   th b est  co m b in atio n s   f o r   r o ad   ex t r ac tio n   u s in g   C P_ clDice .     3 . 2 . 1 .   8 0 Dice   L o s s   a nd   2 0 clDice   lo s s   T h in p u im ag is   s et  to   b 1 2 8 × 1 2 8   p ix els.  T h b atch   s ize   an d   o th er   h y p er p ar am eter s   ar th s am e   co n f ig u r atio n   as th p r ev io u s   ex p er im en ts .   T h e   r esu lt is   s h o wn   in   T ab le   3   an d   Fig u r 1 3 .       T ab le  3 .   T r ai n in g ,   v alid atio n   a n d   test in g   r esu lt  f o r   SDUNet  u s in g   8 0 d ice  lo s s   an d   2 0 % c l Dice   lo s s   V a l u e   Tr a i n i n g   V a l i d a t i o n   Te st i n g   c l D i c e   0 . 8 0 6 8   0 . 7 9 4 3   0 . 8 5   I o U   0 . 5 9 2 3   0 . 5 5 8 5   0 . 6 5   Lo ss   0 . 2 4 3 9   0 . 2 6 8 3   -           Fig u r 1 3 .   T esti n g   d ata  r esu lt  f o r   C P_ SDUNet  u s in g   th co m b in atio n   o f   8 0 d ice  lo s s   an d   2 0 % c lDice  lo s s       T h r esu lts   wer b etter   th a n   u s in g   th 1 0 co m b i n atio n   wh er th test in g   s co r e   o f   cl Dice   is   0 . 8 5 ,   an d   th I o is   0 . 6 5 ,   wh ic h   i s   th b est  I o s o   f a r ,   m ea n in g   th m o d el  co u ld   p r ed ict  r o ad s   well.   Fro m   th test in g   r esu lt  im ag es,  we   co u ld   also   s ee   th at   it  is   alm o s p er f ec o n   th s ec o n d   im ag e,   wh ile  f o r   t h f i r s t   im ag e,   th m o d el  s till   co u ld   n o t p er f ec tly   e x tr ac t r o a d s .   T h is   is   d u to   th s id ef f ec t o f   r esizin g   in p u t im ag es.     3 . 2 . 2 .   7 0 Dice   L o s s   a nd   3 0 clDice   lo s s   Kn o win g   th at  th co m b in atio n   o f   2 0 clDice   lo s s   an d   8 0 d ice  lo s s   g av b etter   r esu lt,  we  tr ied   to   ev en   f u r th er   in cr ea s th e   p r o p o r tio n   f o r   clDice   lo s s ,   with   3 0 an d   7 0 b ein g   d ice  lo s s .   T h r esu lt  o f   th is   ex p er im en t is d escr ib e d   in   T a b le  4   an d   Fig u r 1 4 .   T h r esu lt  in d icate s   th at  in cr e asin g   clDice   lo s s   p r o p o r tio n   t o   3 0 le d   to   p o o r   p er f o r m an ce .   T h e   m o d el  s tar ted   to   lear n   o n ly   o n p ar t:  th at  is   th r o ad .   T h r esu lt  m ay   b d u to   th d if f ic u lty   o f   lear n in g   th r o ad s   lo ca tio n   b ec au s o f   clD ice  lo s s .   clDice   lo s s   u s es  m o r p h o lo g y   to   m a k s k eleto n izatio n ,   an d   b ec au s th e   f ac to r   h as  b ec o m g r ea ter ,   it  i s   h ar d er   f o r   th m o d el  to   d is ce r n   wh ich   p a r is   th r o ad .   T h u s ,   th ex p er im e n t   s h o wed   th at  in cr ea s in g   alp h f o r   clDice   is   n o alwa y s   g o o d   f o r   th m o d el,   a n d   th b est  f it  f o r   SDUNet  is   th e   co m b in atio n   o f   2 0 % c lDice  lo s s   an d   0 . 8   d ice  l o s s .       T ab le  4 .   T r ai n in g ,   v alid atio n   a n d   test in g   r esu lt  f o r   SDUNet  u s in g   7 0 d ice  lo s s   an d   3 0 % c l Dice   lo s s   V a l u e   Tr a i n i n g   V a l i d a t i o n   Te st i n g   c l D i c e   0 . 0 6 8 1   0 . 0 6 9 0   0 . 0 8   I o U   0 . 0 3 5 5   0 . 0 3 5 7   0 . 0 3   Lo ss   0 . 9 3 1 7   0 . 9 3 1 2   -   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.