I AE S In t er na t io na l J o urna l o f   Art if icia l In t ellig ence   ( I J - AI )   Vo l.  1 4 ,   No .   6 ,   Dec em b er   2 0 2 5 ,   p p .   5 1 0 6 ~ 5 1 1 9   I SS N:  2 2 5 2 - 8 9 3 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijai.v 14 .i 6 . p p 5 1 0 6 - 5 1 1 9           5106     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij a i . ia esco r e. co m   O ptimi zing  brain  tumo r MRI cla ss i ficatio n using  adv a nced  prepro cess ing  t e c hniques  and  ense mble lea rning  m e thods       Ak im   M a na o H a ra   P a rdede 1 Ahm a d Z a m s uri 2 ,   I nd i N uro ini 3 ,   P utr a m a   Alk ha iri 4   1 I n f o r mat i o n   S y st e ms St u d y   P r o g r a m ,   S TM I K   K a p u t a ma ,   B i n j a i ,   I n d o n e si a   2 M a s t e r   P r o g r a of   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   La n c a n g   K u n i n g ,   P e k a n b a r u ,   I n d o n e si a   3 F a c u l t y   o f   La w ,   U n i v e r si t a B h a y a n g k a r a   S u r a b a y a ,   S u r a b a y a ,   I n d o n e si a   4 I n f o r mat i c M a n a g e me n t ,   S TI K O M   Tu n a B a n g sa,   P e m a t a n g si a n t a r ,   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   J an   1 1 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Oct  2 7 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   No v   8 ,   2 0 2 5       Bra in   t u m o c las sifica ti o n   is   a   c r it ica tas k   in   m e d ica ima g i n g   th a d irec tl y   imp a c ts  th e   a c c u ra c y   o d iag n o sis  a n d   trea tme n p lan n in g .   H o we v e r,   th e   c o m p lex it y   a n d   v a riab i li ty   o m a g n e ti c   re so n a n c e   ima g i n g   ( M R I )   ima g e p o se   si g n if ica n c h a ll e n g e s,   o fte n   re su lt i n g   i n   re d u c e d   m o d e l   re li a b il it y   a n d   g e n e ra li z a ti o n .   T h is  stu d y   a d d re s se th e se   li m it a ti o n b y   p r o p o sin g   a   n o v e l   Re sN e t+Ba g g in g   m o d e l,   lev e ra g i n g   t h e   stre n g th o re sid u a n e t wo rk a n d   e n se m b le  lea rn in g   t o   e n h a n c e   c las sifica ti o n   p e rfo rm a n c e .   Us in g   p u b li c ly   a v a il a b le  b ra in   tu m o M RI  d a ta se ts,  in c lu d i n g   ima g e lab e led   a b e n ig n ,   m a li g n a n t,   a n d   n o rm a l,   t h e   stu d y   e m p l o y s   a d v a n c e d   p re p ro c e ss in g   tec h n iq u e su c h   a n o rm a li z a ti o n ,   d a ta  a u g m e n tatio n ,   a n d   n o ise   re d u c ti o n   to   e n su re   h ig h - q u a li t y   in p u ts.   Th e   p ro p o se d   m o d e d e m o n stra ted   sig n ifi c a n t   imp ro v e m e n ts,  a c h ie v in g   t h e   h i g h e st t e stin g   a c c u ra c y   o f   7 2 % ,   o u tp e rfo rm in g   o th e tes ted   m o d e ls  su c h   a LeN e t,   sta n d a rd   Re sN e t,   G o o g leN e t,   a n d   VG GN e t.   P re c isio n   (0 . 6 0 1 0 ),   re c a ll   (0 . 6 0 0 0 ),   a n d   F 1 - s c o re   (0 . 5 9 9 0 m e tri c fu rth e r   h i g h l ig h it s u p e rio r   b a lan c e   in   d e tec ti n g   p o sit iv e   a n d   n e g a ti v e   c las se s.  Th e   n o v e lt y   o t h is   re se a rc h   li e i n   t h e   a p p li c a ti o n   o f   B a g g in g   to   Re sN e t,   wh ich   e ffe c ti v e ly   m it i g a tes   o v e rfit ti n g   a n d   e n h a n c e p re d icti v e   sta b il it y   i n   c o m p lex   m e d ica d a tas e ts.   Th e se   fi n d i n g s   u n d e r sc o re   th e   p ro p o se d   m o d e l' s p o ten ti a a s a   ro b u st so lu ti o n   fo b ra in   t u m o c las sifica ti o n ,   c o n tri b u ti n g   to   m o re   a c c u ra te an d   re li a b le d iag n o st ics .   K ey w o r d s :   B ag g in g   B r ain   tu m o r   class if icatio n   E n s em b le  lear n in g   Me d ical  im ag an aly s is   MRI  im ag es   R esNet   T h is i 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 :   Ak im   Ma n ao r   Har a   Par d ed e   I n f o r m atio n   Sy s tem s   Stu d y   Pr o g r am ,   STM I Kap u tam a   St .   Vete r an   No .   4 A - 9 A,   B in jai - No r th   Su m ater a,   I n d o n esia   E m ail: a k im m h p @ liv e. co m       1.   I NT RO D UCT I O   B r ain   tu m o r s   ar e   ab n o r m al   c ell  g r o wth s   with in   o r   a r o u n d   b r ain   tis s u th at  ca n   b eith er   b en i g n     ( n o n - c an ce r o u s )   o r   m alig n an t   ( ca n ce r o u s )   [ 1 ] ,   [ 2 ] .   T h is   c o n d itio n   c an   i n ter f er e   with   v ital  b r ain   f u n ctio n s ,   s u ch   as  co g n itiv ab ilit ies,  m o to r   co o r d in atio n ,   an d   s en s o r y   s y s tem s ,   d ep en d in g   o n   t h t u m o r ' s   lo ca tio n   an d   s ize.   B r ain   tu m o r s   ca n   d ev elo p   p r im ar ily   in   th b r ai n   o r   as  m etastas es  f r o m   ca n ce r   in   o th er   p ar ts   o f   th b o d y .   Sy m p to m s   v ar y ,   r an g in g   f r o m   wo r s en in g   h ea d ac h es,  s eizu r es,  b lu r r e d   v is io n ,   to   m e m o r y   im p air m en ts     [ 3 ] [ 4 ] .   E ar ly   d iag n o s is   is   cr u cial  f o r   im p r o v i n g   th ch an ce s   o f   ef f ec tiv tr ea tm en t,  an d   m ed ical  im ag in g   s u ch   as  m ag n etic  r eso n an ce   im ag in g   ( MRI )   is   k ey   to o f o r   d etec tin g   an d   ev al u atin g   b r a in   tu m o r s .   W ith   th e   r ig h ap p r o ac h ,   in cl u d in g   m ed ical  in ter v en tio n s   an d   th u s o f   ar tific ial  in tellig e n ce   ( AI )   f o r   im ag e   an aly s is ,   p atien r ec o v er y   ch an ce s   ca n   s ig n if ican tly   im p r o v e .   B r ain   ca n ce r   is   o n o f   th d is ea s es  w ith   h ig h   m o r tality   r ate,   esp ec ially   if   n o d etec t ed   an d   tr ea ted   at   an   ea r ly   s tag e.   E ar ly   d etec tio n   o f   b r ai n   tu m o r s   p lay s   an   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       Op timiz in g   b r a in   tu mo r   MRI   cla s s ifica tio n   u s in g   a d va n ce d   p r ep r o ce s s in g   … ( A kim  Ma n a o r   Ha r a   P a r d ed e )   5107   im p o r tan r o le  in   in cr ea s in g   p atien ts ch an ce s   o f   r ec o v er y .   I n   m ed ical  p r ac tice,   MRI  i s   o n o f   th m o s r eliab le  im ag in g   tech n iq u es  f o r   d etec tin g   an d   a n aly zin g   b r ain   tu m o r s   [ 5 ] [ 7 ] .   Ho we v er ,   m an u al  an aly s is   o f   MRI  im ag es  is   o f te n   tim e - c o n s u m in g ,   r eq u ir es   h ig h   ex p er tis e,   an d   is   p r o n e   to   h u m an   er r o r .   T h e r ef o r e,   m o r e   ef f ec tiv an d   ef f icien t a p p r o ac h es a r n ee d e d   to   im p r o v t h ac cu r ac y   o f   b r ai n   tu m o r   class if icatio n   [ 8 ] ,   [ 9 ] .   I n   b r ain   tu m o r   class if icatio n   u s in g   im ag i n g   tech n iq u es   s u ch   as  MRI,   s ev er al  d ee p   lear n in g   ar ch itectu r es  h av e   p r o v en   to   b r eliab le  an d   wid ely   u s ed   i n   r esear ch .   C o n v o lu tio n al  n eu r al   n etwo r k s   ( C NNs),   s u ch   as  L eNe [ 1 0 ] ,   Alex Net   [ 1 1 ] ,   VGG - 16   [ 1 2 ] ,   [ 1 3 ]   an d   R esNet  [ 1 4 ] ,   [ 1 5 ]   ar e   f r e q u en tl y   em p lo y ed   d u e   to   th eir   ab ilit y   to   ca p tu r s p atial  f ea tu r es  o f   im ag es.  L eNe is   s u itab le  f o r   s m all  d atasets   d u to   its   s im p licity ,   wh ile  Alex Net  an d   VGG1 6   ar b etter   at  h an d lin g   m o r e   co m p lex   im ag es  d u to   th e ir   d ee p er   n etwo r k   ar ch itectu r e   [ 1 6 ] ,   [ 1 7 ] .   R esNet,   with   its   s k ip   co n n ec tio n s ,   is   ca p ab le  o f   ad d r ess in g   th d eg r ad atio n   p r o b lem   in   v er y   d ee p   n etwo r k s ,   th u s   im p r o v in g   class if icatio n   ac cu r ac y .   Fu r th e r m o r e,   tr a n s f er   lear n in g - b ased   ar ch itectu r es,  s u ch   as  I n ce p ti o n V3   an d   E f f icien tNet,   ar a ls o   p o p u lar   b ec au s th ey   all o th u s o f   p r e - tr ain ed   m o d els  o n   lar g d atas ets,  wh ich   ca n   th en   b f in e - tu n ed   f o r   b r ain   tu m o r   d atasets .   T h co m b in atio n   o f   C NNs  with   en s em b le  lear n in g   m eth o d s ,   s u ch   as  B ag g in g ,   h as  also   p r o v e n   ef f e ctiv in   im p r o v i n g   class if icatio n   ac cu r ac y   b y   c o m b in in g   p r ed ictio n s   f r o m   m u l tip le  m o d els.   Pre v io u s   r esear ch   b y   [ 1 8 ]   in   t h is   ar ticle  h as  b o t h   s tr en g t h s   an d   wea k n ess es.  T h m ain   ad v an tag o f   th is   ar ticle  i s   th u s o f   ad v an ce d   d ee p   lear n in g   m o d els  s u ch   as  3 U - Net,   P SP Net,   an d   Dee p L ab V3 +,   wh ic h   h av s h o wn   p r o m is in g   r esu lts   in   b r ain   tu m o r   s eg m en tatio n   f r o m   MRI  im ag es,  with   3 U - Net  ac h iev in g   th e   h ig h est  d ice  s im ilar ity   co ef f ic ien ( DSC )   o f   0 . 9 0 .   A d d itio n ally ,   th ar ticle  d is cu s s es  th im p o r tan ce   o f   d ata   au g m en tatio n   an d   tr a n s f er   lea r n in g   tech n iq u es  in   im p r o v in g   m o d el   ac cu r ac y ,   w h ich   h av p r o v e n   ef f ec tiv in   en h an cin g   m o d el  p er f o r m a n c e.   Ho wev er ,   th ar ticle' s   d r awb ac k s   in clu d th u s o f   s in g le  d ataset,   n am ely   B r aT 2 0 1 8 ,   wh ich   m a y   lim i th g en er aliza b ilit y   o f   th e   f in d in g s ,   a n d   lack   o f   in - d ep th   h y p er p a r am eter   ev alu atio n .   Mo r eo v er ,   alth o u g h   3 U - Net  d em o n s tr ated   t h b est  p er f o r m an ce ,   th is   m o d el  also   h as  h ig h   co m p u tatio n al   r eq u i r em en ts   a n d   lo n g er   tr ai n in g   tim es  c o m p ar ed   to   o th er   m o d els  lik R esNet5 0 ,   wh ich   is   ea s ier   to   im p lem en t.  On   th o t h er   h an d ,   th s tu d y   b y   [ 1 9 ]   h a s   b o th   s ig n if ican s tr en g th s   an d   wea k n ess es.  T h m ain   ad v an ta g o f   t h is   s tu d y   is   th u s o f   tr an s f er   lear n in g   m eth o d s   th at  h av e   p r o v en   to   i m p r o v e   b r ain   t u m o r   class if icatio n   ac cu r ac y ,   with   th VGG - 1 6   m o d el  ac h iev in g   th h ig h est  ac cu r ac y   o f   9 7 an d   th s h o r test   p r o ce s s in g   tim am o n g   t h m o d els  test ed ,   at  2 2 o f   th to tal  tim e.   Ad d itio n ally ,   th s tu d y   p er f o r m s   a   co m p r eh e n s iv co m p ar ativ e   an aly s is   o f   tr an s f er   lea r n i n g   m o d els  s u ch   as  VGG - 1 6 ,   Mo b ileNet,   an d     R esNet - 5 0 ,   p r o v id i n g   v alu ab le  in s ig h ts   in to   th s tr en g th s   an d   e f f icien cies  o f   ea ch   m o d el.   Ho wev e r ,   th e   s tu d y ' s   wea k n ess es  in clu d th lim ited   av ailab ilit y   o f   d iv er s d atasets ,   wh ich   ca n   a f f ec class if icatio n   ac cu r ac y   an d   in tr o d u ce   b ias,  as we ll a s   ch allen g es in   g en er al izin g   th m o d el  f o r   r ar t u m o r   s u b ty p es.   I n   r ec e n y ea r s ,   ad v a n ce m en t s   in   AI   tech n o lo g y   h a v m a d s ig n if ican c o n tr ib u tio n s   t o   m ed ical   im ag an aly s is   [ 2 0 ] ,   [ 2 1 ] .   S p ec if ically ,   C NNs  h av p r o v en   th eir   s u p e r io r ity   in   p r o ce s s in g   im ag d ata,   in clu d in g   in   th d etec tio n   an d   class if icatio n   o f   b r ain   tu m o r s .   Ho wev er ,   th ac cu r ac y   o f   C NNs  in   b r ain   tu m o r   class if icatio n   ca n   s till   b im p r o v ed   b y   ap p l y in g   ad v a n ce d   p r ep r o ce s s in g   tech n iq u es  an d   en s em b le  lear n in g   m eth o d s   [ 2 2 ] ,   [ 2 3 ] .   B ased   o n   th liter atu r e   r ev iew   o u tlin e d   ab o v e,   th is   s tu d y   o f f er s   a   s o lu tio n   b y   o p tim izin g   th b r ain   tu m o r   class if icatio n   p r o ce s s   th r o u g h   th ap p licat io n   o f   ad v an ce d   p r ep r o ce s s in g   tech n iq u es  an d   en s em b le  lear n in g   m eth o d s   [ 2 4 ] ,   [ 2 5 ] .   Pre p r o ce s s in g   tech n iq u es  s u ch   as  n o r m aliza tio n ,   d ata  au g m en tatio n ,   an d   n o is r em o v al  aim   to   e n h an ce   th q u ality   o f   MRI  im ag es  b ef o r th ey   ar p r o ce s s ed   b y   th m o d el.     T h is   p r o ce s s   r esu lts   in   m o r r ep r esen tativ f ea tu r es,  h elp i n g   th m o d el  b etter   u n d er s tan d   r elev a n p atter n s     [ 1 9 ] ,   [ 2 6 ] .   On   t h o t h er   h a n d ,   e n s em b le  lear n in g   m eth o d s   s u ch   as  B ag g in g   ar e   u s ed   to   im p r o v t h p er f o r m an ce   o f   th class if icatio n   m o d el  b y   c o m b in i n g   p r ed ictio n s   f r o m   m u ltip le  b ase  m o d els,  th u s   r e d u cin g   th r is k   o f   o v e r f itti n g   an d   im p r o v in g   o v er all  ac cu r ac y .   B y   i n teg r atin g   d ee p   lear n in g   ar ch i tectu r es  lik L eNe t   with   en s em b le  tech n i q u es,  th is   s tu d y   aim s   to   cr ea te   m o r ac cu r ate,   r eliab le,   a n d   e f f i cien class if icatio n   s y s tem   [2 7 ] ,   [2 8 ] .   T h is   s tu d y   aim s   to   d ev elo p   a n   MRI - b ased   b r ain   tu m o r   class if icatio n   m o d el  with   h ig h   a cc u r ac y   b y   o p tim izin g   th co m b in atio n   o f   p r ep r o ce s s in g   tech n iq u es  an d   en s em b le  lear n in g   m eth o d s .   Sp ec if ically ,   th is   r esear ch   s ee k s   to   an aly ze   th im p ac o f   p r e p r o ce s s in g   t ec h n iq u es  o n   m o d el  p er f o r m an ce ,   ev alu ate   th e   ef f ec tiv en ess   o f   B ag g in g   m et h o d s   in   im p r o v in g   class if icati o n   ac cu r ac y ,   an d   id en tify   t h e   b est  co n f ig u r atio n   b etwe en   d ee p   lear n in g   m o d els  an d   e n s em b le  lear n in g   m eth o d s .   T h ex p ec ted   f i n al  o u tco m is   th cr ea tio n   o f   s y s tem   th at  n o o n ly   ex ce ls   in   ac cu r ac y   b u also   ca n   b p r ac tically   im p lem en ted   t o   s u p p o r m ed ical  d iag n o s es,  co n tr ib u tin g   t o   t h ea r ly   d etec tio n   o f   b r ain   tu m o r s   an d   im p r o v in g   p atie n ca r e.   Ad v a n ce d   p r ep r o ce s s in g   tech n iq u es  s u c h   as  im ag n o r m aliza tio n ,   d ata  au g m en tatio n ,   an d   n o is r em o v al  ca n   h elp   im p r o v th q u ality   o f   in p u t   to   th m o d el,   r esu ltin g   in   m o r r ep r esen tativ f ea tu r es.   On   th o th er   h a n d ,   en s em b le  lear n in g   m et h o d s   li k B ag g in g   o f f er   an   a p p r o ac h   to   co m b i n p r ed ictio n s   f r o m   s ev er al  m o d els  to   im p r o v e   ac cu r ac y   an d   r e d u ce   th r is k   o f   o v er f itti n g .   Ho w ev er ,   th e   ap p licatio n   o f   th ese   m eth o d s   i n   b r ai n   tu m o r   class if icatio n   h as  n o b ee n   f u lly   o p tim ized ,   p ar ticu la r ly   in   co m b in in g   p r ep r o ce s s in g   tech n iq u es  with   en s em b le  lear n in g   a p p r o ac h es   [ 6 ] .   T h e r ef o r e,   th is   s tu d y   ai m s   to   d e v elo p   m o r ac c u r at MRI - b ased   b r ain   tu m o r   class if icatio n   m o d el  b y   o p tim izin g   p r e p r o ce s s in g   tech n iq u es  an d   en s em b le  lear n in g   m eth o d s .   T h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell Vo l.  1 4 ,   No .   6 ,   Dec em b er   2 0 2 5 :   5 1 0 6 - 5 1 1 9   5108   r esu ltin g   m o d el  is   ex p ec ted   to   n o o n ly   im p r o v class if icati o n   ac cu r ac y   b u also   s u p p o r m ed ical  p r ac tice  in   p r o v id i n g   f aster   a n d   m o r r eli ab le  d iag n o s es.       2.   M E T H O   T h is   s tu d y   em p lo y s   q u an tit ativ ex p er im en tal  ap p r o ac h   t o   d ev elo p   a n d   co m p ar th p er f o r m a n ce   o f   b r ain   tu m o r   class if icatio n   m o d els  u s in g   v ar io u s   d ee p   l ea r n in g   ar ch itectu r es.  T h p r im ar y   f o cu s   o f   th e   r esear ch   is   to   c o m p ar e   th p r o p o s ed   R esNet+Bag g in g   m o d el  with   in d i v id u al  m o d els  s u ch   as  Go o g L eNe t,  R esNet,   L eNe t,  an d   VGG - 1 6 .   E x p er im en ts   ar co n d u cted   u s in g   b r ain   tu m o r   MRI  im ag d ataset  th at  h as   u n d er g o n p r ep r o ce s s in g   to   en s u r th q u ality   o f   th i n p u d a ta .     2 . 1 .     Resea rc d a t a s et   T h d ataset  u s ed   in   th is   s tu d y   co n s is ts   o f   b r ain   tu m o r   MRI  im ag es,  wh ich   in clu d e   m ed ical   im ag es  o f   v ar io u s   ty p es  o f   b r ain   tu m o r s .   T h d ata  is   s o u r ce d   f r o m   Kag g le  o n   th web s ite:   h tt p s : //www . k a g g le . c o m /c o d e / g u s lo v esm at h /c n n - b r a in - t u m o r - cl ass i f ic ati o n - 99 - ac c u r ac y /i n p u t   wit h   3   v ar ia b les   as  th e   t r ai n i n g   m o d e l,   w it h   a   to t al   o f   1 , 2 0 0   d at a.   T h is   d atas et   t y p ica ll y   c o m p r is es  a   s e r i es   o f   h i g h - r eso lu ti o n   im a g es ,   e n a b l in g   i n - d e p t h   p r o ce s s i n g   a n d   a n al y s is   t o   id e n ti f y   p att er n s   i n   t h e   b r ai n   tu m o r s .   T h es e   MRI   im ag es   ar g e n er ate d   u s i n g   m a g n et ic   r es o n an ce   i m a g i n g ,   w h i c h   cl ea r l y   d is p l ay s   t h d e tai le d   s tr u ct u r e   o f   t h b r ai n .   T y p i ca l ly ,   t h e   d a tase is   la b ele d   as   h e m o r r h a g e   a n d   n o n - h em o r r h ag e,   w h ic h   f ac i lit ate s   t h e   t r a in in g   a n d   ev al u at io n   o f   cl ass i f ic ati o n   m o d els ,   as   s h o w n   i n   F ig u r e   1 .   Fig u r 1   s h o ws  im ag es  in   t h d ataset  th at  v ar y   in   ter m s   o f   tu m o r   s ize,   in ten s ity ,   a n d   s h ap e,     m ak in g   p r ep r o ce s s in g   ess en ti al  to   en h an ce   th e   q u ality   o f   in p u f o r   d ee p   lea r n in g   m o d els.  Sev er al  p u b lic   d atasets   u s ed   in   th is   s tu d y   in clu d th e   b r ain   MRI  im ag es  d ataset  av ailab le  o n   Kag g le   a n d   th e   b r ai n   tu m o r   s eg m en tatio n   ch allen g ( B R AT S)  ( d ataset,   wh ich   ar f r eq u en tly   u tili ze d   in   r esear ch   r elate d   to   b r ain   tu m o r   s eg m en tatio n   an d   class if icatio n .   T h ese  d atasets   co n tain   w id r an g o f   im a g es,  co v er in g   v ar io u s   s tag es  o f   tu m o r   d ev el o p m en an d   p atien co n d itio n s ,   en ab lin g   th m o d el  to   lear n   to   r ec o g n ize  th d iv er s p atter n s   p r esen in   b r ain   tu m o r s .   T h e   u s o f   h ig h - q u ality   d atasets   with   r ich   v ar iatio n   is   cr u cial   f o r   im p r o v i n g   th e   m o d el' s   ab ilit y   to   ac cu r ately   cl ass if y   b r ain   tu m o r   MRI  im ag e s .   T h MRI  im a g es  s h o two   ca teg o r ies  o f   b r ai n   co n d itio n s ,   n am el y   h em o r r h a g e   as  s h o wn   in   Fig u r 1 ( a)   an d   n o n - h em o r r h ag e   as  s h o wn   in   Fig u r 1 ( b )   I n   ca teg o r y   ( a )   h em o r r h ag e   ( to p   r o w) ,   th er e   is   an   ar ea   with   b r ig h t   in ten s ity   ( wh ite)   in d icatin g   b lo o d   ac cu m u latio n   d u to   b lee d in g ,   u s u ally   ir r eg u lar   in   s h ap ac co r d in g   to   th lo ca tio n   an d   ca u s e.   Me an wh ile,   ca teg o r y   ( b )   n o n - h e m o r r h ag ( b o tto m   r o w)   s h o ws  an   MRI  o f   th b r ain   with o u in d icatio n   o f   b leed i n g ,   with   m o r u n i f o r m   p ix el  in ten s ity   an d   n o r m al - lo o k in g   b r ain   s tr u ctu r es,  alth o u g h   it  m a y   s till   in d icate   o th er   ab n o r m alities .   T h ese  two   ca teg o r ies  p lay   an   im p o r tan r o le  i n   h elp in g   clin ical  d iag n o s is   to   d eter m in th ty p e   o f   b r ai n   d is o r d e r   an d   ap p r o p r i ate  tr ea tm en t.               ( a)             ( b )     Fig u r 1 .   Sam p le  b r ain   t u m o r   MRI  ( a)   h em o r r h ag e ,   an d   ( b )   n o n - h em o r r h ag e       2 . 2 .     P r o po s ed  m o del   I n   th p r o p o s ed   R esNet+ B ag g in g   m o d el,   B ag g in g   ( b o o ts tr ap   ag g r eg atin g )   is   ap p lied   t o   en h an ce   m o d el  p er f o r m an ce   b y   c o m b in in g   p r e d ictio n s   f r o m   m u l tip le  in d ep e n d en tly   tr ain e d   R esNet  m o d els  o n   d if f er en s u b s ets  o f   th d ata.   T h co r e   co n ce p o f   B ag g i n g   is   to   g en e r ate  s ev er al  m o d els  b y   r a n d o m l y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       Op timiz in g   b r a in   tu mo r   MRI   cla s s ifica tio n   u s in g   a d va n ce d   p r ep r o ce s s in g   … ( A kim  Ma n a o r   Ha r a   P a r d ed e )   5109   s am p lin g   f r o m   th tr ain i n g   d ataset  u s in g   b o o ts tr ap   s am p lin g ,   wh ich   allo ws  ea ch   m o d e to   lear n   f r o m   a   d if f er en t   s u b s et  o f   d ata.   E ac h   R esNet  m o d el  p r o v id es   an   i n d ep en d en p r ed ictio n ,   wh ic h   is   th en   co m b i n ed   u s in g   m ajo r ity   v o tin g   f o r   cl ass if icatio n .   Hy p er p ar am eter s lear n in g   r ate= 0 . 0 0 1 ,   o p tim izer =A d am ,   b atch   s ize= 3 2 ,   ep o ch s =5 0 .   Nu m b e r   o f   R esNet  b ase   lear n er s   i n   B ag g in g =5 .   T h is   ap p r o ac h   aim s   to   im p r o v g en er aliza tio n   an d   r ed u ce   t h lik elih o o d   o f   o v er f itti n g   b y   d ec r ea s in g   th v a r ian ce   o f   in d iv id u al  m o d el  p r ed ictio n s .   B ag g in g   ap p lied   to   R esNet   h elp s   im p r o v s tab ilit y   an d   ac cu r ac y ,   p a r ticu lar ly   wh en   d ea lin g   with   s u b tle  d if f er en ce s   b etwe en   m o d els,  wh ich   is   o f ten   en co u n ter ed   in   m ed ical  im ag e   class if icatio n .   T ab le  1   p r esen ts   co m p ar is o n   o f   t h p r o p o s ed   m o d el  with   o t h er   m o d els.   I n   T ab le  1   o f   th p r o p o s ed   m o d el,   th d ata  p r ep r o ce s s in g   s tag p lay s   cr u cial  r o le  in   en s u r in g   th e   q u ality   o f   th b r ai n   tu m o r   M R I   im ag es  u s ed   f o r   m o d el  tr ain in g .   T h is   p r ep r o ce s s in g   p r o c ess   in v o lv es  s ev er al  tech n iq u es,  s u ch   as  im ag n o r m aliza tio n ,   wh ich   s ca les  th p ix el  v alu es  to   th r an g [ 0 ,   1 ]   to   im p r o v m o d el   co n v er g en ce ,   a n d   d ata  a u g m en tatio n ,   in clu d in g   r o tatio n ,   f lip p in g ,   zo o m in g ,   a n d   cr o p p in g ,   aim ed   at   ex p an d i n g   th e   d ataset’ s   v ar iat io n   an d   en h an cin g   th e   m o d el’ s   ab ilit y   to   g e n er alize .   A d d itio n ally ,   th e   im ag es   ar r esized   to   m atch   th m o d e l's   in p u lay er ,   s u c h   as  2 2 4 ×2 2 4   f o r   R esNet  an d   2 8 ×2 8   f o r   L eNe t.  An o th er   s tep   tak en   is   n o is r ed u ctio n ,   to   r em o v ir r elev a n d is tu r b an c es  in   th im ag es  th at  co u ld   r ed u ce   th m o d el s   ac cu r ac y .   All  o f   t h ese  s tep s   ar d esig n ed   to   e n s u r th at  t h d ata  u s ed   is   o f   h i g h   q u ality   an d   r ea d y   to   b e   p r o ce s s ed   b y   t h m o d el,   th u s   i m p r o v i n g   its   ab ilit y   to   ac cu r at ely   class if y   b r ain   tu m o r s .   T h B ag g in g   tech n iq u is   ap p lied   b y   co n s tr u ctin g   m u ltip le  R esNet  m o d els th at  ar tr ain ed   i n   p ar allel  o n   d if f e r en d ata  s u b s ets.  E ac h   m o d el  p r o v id es  its   p r ed ic tio n ,   wh ich   is   th en   co m b i n e d   th r o u g h   m ajo r ity   v o tin g   t o   d ete r m in t h f in al   o u tco m e.   T h is   ap p r o ac h   aim s   to   im p r o v e   g e n er aliza tio n   a n d   r ed u ce   th e   r is k   o f   o v er f itti n g .   B ag g in g   en h a n ce s   R esNet ' s   ab ilit y   to   r ec o g n ize   f ea tu r es  an d   p atter n s   in   b r ai n   tu m o r   MRI  im a g es  b y   r e d u cin g   r elian ce   o n   s in g le  m o d el  th at  m a y   b p r o n to   o v er f itti n g .   B y   co m b in in g   s ev er al  R esNet  m o d els,  th f in al  class if icatio n   r esu lt  b ec o m es  m o r ac cu r at as  it   is   les s   in f lu en ce d   b y   er r o r s   o r   n o is with in   s p ec if ic  d ata  s u b s ets.  I n   co m p ar is o n ,   t h R esNet  m o d el   with o u B ag g i n g   is   m o r li k ely   to   s u f f er   f r o m   o v er f itti n g   if   th e   d ataset  is   n o lar g e   o r   d iv er s e n o u g h ,   d esp ite  th ar c h itectu r e' s   s tr en g th   in   ca p tu r in g   f ea tu r es  f r o m   im a g es  d u to   it s   g r ea ter   d ep th .   T h R esNet+ B ag g in g   m o d el  is   ex p ec te d   to   p er f o r m   b etter   th an   o th er   m o d els,  s u ch   as  R esNet,   Go o g L eNe t,  VGG - 1 6 ,   an d   L eNe t,  d u to   th e   co m b in ed   s tr en g th   o f     R esNet   in   ex tr ac tin g   co m p le x   f ea tu r es  f r o m   im ag es  an d   th s tab ilit y   p r o v id ed   b y   B ag g in g .   B y   r ed u cin g   p r ed ictio n   v ar ia n ce   a n d   ad d r e s s in g   o v er f itti n g ,   th is   m o d el   i s   m o r e   ef f ec tiv e   in   h an d lin g   d iv er s an d   co m p lex   m ed ical  d atasets .       T ab le  1 .   Mo d el  co m p ar is on   M o d e l   M e t h o d   M a i n   o b j e c t i v e   P o t e n t i a l   u se   R e sN e t + B a g g i n g   R e sN e t + B a g g i n g   ( e n s e m b l e )   I mp r o v e   a c c u r a c y   a n d   g e n e r a l i z a t i o n   b y   c o m b i n i n g   m u l t i p l e   R e sN e t   mo d e l s ,   r e d u c i n g   o v e r f i t t i n g ,   a n d   e n h a n c i n g   s t a b i l i t y .   Ef f e c t i v e   f o r   l a r g e   a n d   c o m p l e x   d a t a se t s u c h   a b r a i n   t u mo r   M R I   i ma g e s,  o f f e r i n g   h i g h   st a b i l i t y   a n d   a c c u r a c y .   R e sN e t   R e si d u a l   n e t w o r k s   ( D e e p   C N N )   A d d r e ss   t h e   v a n i sh i n g   g r a d i e n t   p r o b l e a n d   r e c o g n i z e   c o m p l e x   f e a t u r e i n   i m a g e s.   S u i t a b l e   f o r   l a r g e   d a t a set a n d   med i c a l   i m a g e r e q u i r i n g   i n - d e p t h   a n a l y s i s,  b u t   p r o n e   t o   o v e r f i t t i n g   w i t h   sma l l   d a t a set s.   G o o g L e N e t   I n c e p t i o n   ( mu l t i - sca l e   c o n v o l u t i o n a l   f i l t e r s )   R e d u c e   t h e   n u m b e r   o f   p a r a met e r a n d   c a p t u r e   m u l t i - s c a l e   i n f o r ma t i o n .   I d e a l   f o r   a p p l i c a t i o n s   w i t h   c o m p u t a t i o n a l   l i m i t a t i o n s,  s u c h   a me d i c a l   i m a g e s,   r e q u i r i n g   e f f i c i e n c y   w i t h o u t   sac r i f i c i n g   a c c u r a c y .   VGG - 16   D e e p   C N N   ( m u l t i p l e   c o n v o l u t i o n a l   l a y e r s)   R e c o g n i z e   v i su a l   p a t t e r n t h r o u g h   c o n se c u t i v e   c o n v o l u t i o n a l   l a y e r s.   S u i t a b l e   f o r   sma l l e r   o r   me d i u m - si z e d   d a t a s e t b u t   c a n   su f f e r   f r o o v e r f i t t i n g   w i t h o u t   p r o p e r   o p t i m i z a t i o n   t e c h n i q u e s .   Le N e t   S i mp l e   C N N   ( C o n v o l u t i o n a l   a n d   s u b sam p l i n g   l a y e r s )   A   l i g h t w e i g h t   a n d   si m p l e   m o d e l   su i t a b l e   f o r   sm a l l   d a t a s e t s   a n d   a p p l i c a t i o n t h a t   d o n t   r e q u i r e   h i g h   c o m p l e x i t y .   I d e a l   f o r   sm a l l   d a t a se t a n d   a p p l i c a t i o n w i t h   l i m i t e d   r e so u r c e s ,   b u t   l e ss  e f f e c t i v e   f o r   c o m p l e x   me d i c a l   i ma g e s .       2 . 3 .     Resea rc f ra m ewo r k   T h r esear ch   f r am ewo r k   i n   th i s   s tu d y   is   cr u cial  as it p r o v id e s   s y s tem atic  g u id f o r   ea ch   s tag o f   th r esear ch ,   f r o m   d ata  p r o ce s s in g   to   r esu lt  e v alu atio n .   I n   th is   s tu d y ,   th f r am ewo r k   h elp s   o r g an ize  th p r o ce s s   o f   co m p ar in g   th p er f o r m an ce   o f   v ar io u s   C NN  m o d el  ar ch itectu r es,  s u ch   as  L eNe t,  R e s Net,   Go o g L eNe t,  VGGN et,   an d   th p r o p o s ed   m o d el  ( R esNet+Bag g in g ) .   W ith   clea r   f r am ewo r k ,   th e   r esear ch er   ca n   p er f o r m   co m p ar is o n s   tr an s p ar e n tly   a n d   ac cu r ately ,   en ab lin g   b etter   u n d e r s tan d in g   o f   ea c h   r esear ch   p h ase.   Fu r th er m o r e ,   th is   f r am ew o r k   m in im izes  er r o r s   a n d   e n s u r e s   co m p r e h en s iv ev alu atio n   b y   u s in g   v ar io u s   p er f o r m an ce   m etr ics,  m a k in g   t h r esear ch   r esu lts   m o r e   v alid   an d   r eliab le.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell Vo l.  1 4 ,   No .   6 ,   Dec em b er   2 0 2 5 :   5 1 0 6 - 5 1 1 9   5110   T h e   r e s e a r c h   f r a m ew o r k   i ll u s t r a t e d   i n   F i g u r e   2   o u t li n e s   t h e   w o r k f l o w ,   b e g i n n i n g   wi t h   b r a i n   M R I   i m a g e s   d a t as e t ,   w h ic h   c o n s i s t s   o f   t w o   c l a s s es :   h e m o r r h a g e   a n d   n o n - h e m o r r h a g e .   T h e   p r o c e s s   s t a r ts   w it h   d a t p r e p r o c e s s i n g ,   w h e r e   i m a g e   d a t a   i s   e n h a n c e d   t h r o u g h   d a t a   a u g m e n t a t i o n   t e c h n i q u e s   s u c h   as   f l i p p i n g ,   r o t a t i n g ,   s h e a r i n g ,   a n d   r e s c a li n g .   T h e s e   t e c h n i q u e s   a i m   t o   i n c r e as e   t h e   v a r i e t y   o f   t h e   t r a i n i n g   d a t a ,   u l ti m a t e l y   i m p r o v i n g   t h e   m o d e l' s   a b il i t y   t o   r e c o g n i ze   a   b r o a d e r   r a n g e   o f   p a t t e r n s .   F o l l o w i n g   p r e p r o c e s s i n g ,   t h d a t a   s p l i tt i n g   s t a g d i v i d e s   t h e   d at a s e t   i n t o   t h r e e   s u b s e t s :   8 0 %   f o r   t r ai n i n g ,   1 0 f o r   v a l i d a t i o n   t o   as s e s s   t h e   m o d e l s   p e r f o r m a n c d u r i n g   t r a i n i n g ,   a n d   1 0 %   f o r   t es t i n g ,   u s e d   t o   e v al u a t e   t h e   m o d e l' s   f i n a l   p e r f o r m a n c e   a f t e r   t r ain i n g .   A t   t h is   s t a g e,   d a t a   v i s u a li z a ti o n   i s   a ls o   p e r f o r m e d   t o   v e r i f y   t h e   d i s t r i b u t i o n   o f   d a t a   a c r o s s   t h e   d i f f e r e n t   c la s s e s .   I n   t h e   m o d e l   t r a i n i n g   a n d   cl a s s i f i c a t i o n   p h a s e ,   t h p r e p r o c e s s e d   d at a   is   u s e d   t o   t r ai n   v a r i o u s   m o d e l   a r c h i t e c t u r es ,   i n cl u d i n g   L e N e t ,   R es N e t ,   G o o g L e N e t ,   VG G N et ,   a s   w e l l   a s   t h e   p r o p o s ed   m o d i f i e d   m o d e l   ( R es N e t+ B ag g i n g ) .     Fig u r 2   s h o ws  th r esear ch   d esig n   b ased   o n   all  m o d els  tr ain ed   o n   t h s am d ataset  to   cr ea te  b r ain   tu m o r   class if icatio n   m o d el.   Af ter   tr ain in g ,   th m o d els  u n d e r g o   m o d el  co m p ar is o n ,   wh e r th p er f o r m an ce   o f   L eNe t,  R esNet,   Go o g L eNe t,  an d   VGGN et  is   co m p ar ed   with   th p r o p o s ed   m o d el.   T h i s   co m p ar is o n   s er v es   to   ev alu ate  th im p ac o f   ar c h itectu r al  m o d if icatio n s   an d   h y p er p a r am eter   tu n in g   in   im p r o v in g   class if icatio n   ac cu r ac y .   Fin ally ,   in   t h ev al u atio n   an d   a n aly s is   s tag e,   th class if icatio n   r esu lts   o f   ea ch   m o d el  ar ass ess ed   u s in g   p er f o r m an ce   m etr ics  s u ch   as  ac cu r ac y ,   p r ec is io n ,   r ec all,   F1 - s co r e,   lo s s ,   s p ec if icity ,   Ma tth ews   co r r elatio n   c o ef f icien t   ( MCC ) ,   an d   ar ea   u n d e r   th e   r ec eiv er   o p e r atin g   c h ar ac ter is tic  c u r v ( AUC - R O C )   T h r esu lts   ar th en   p r esen ted   v is u ally   to   f ac ilit ate  in ter p r eta tio n   an d   f u r th e r   an aly s is .           Fig u r 2 .   R esear ch   f r am ewo r k       3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   3 . 1 .     Da t a   prepro ce s s ing   a nd   da t a   a ug m ent a t io n pro ce s s   I n   th p r ep r o ce s s in g   s tag e,   t h b r ain   tu m o r   MRI  im ag es   u n d e r g o   s er ies  o f   d ata  en h an ce m en t   p r o ce s s es .   T h ese  p r o ce s s es  in clu d e f lip p in g f lip p in g   th e   i m ag h o r izo n tally   o r   v er tically   to   cr ea te  v ar iatio n s   in   o r ien tatio n r o tatio n r o tatin g   th im ag at  s p ec if ic  an g les  to   in cr ea s th d iv er s ity   o f   th d ataset;     s h ea r ap p ly i n g   s h ea r   tr an s f o r m atio n   to   cr ea te  s lig h d is to r tio n s   in   th im ag e;  an d   r escalin g n o r m alizin g   th e   p ix el  v alu es  to   a   [ 0 ,   1 ]   r an g to   h elp   t h m o d el  b etter   r e co g n ize  p atter n s   in   th d ata.   T h r esu lts   o f   th e   au g m en tatio n   p r o ce s s   ca n   b s ee n   in   Fig u r 3 .   Fig u r 3   s h o ws  th r esu lts   o f   th d ata  au g m en tatio n   p r o ce s s   ap p lied   to   th b r ain   tu m o r   MRI  s ca n   im ag es.  T h au g m en tatio n   te ch n iq u es,  s u ch   as  f lip p in g ,   r o tatin g ,   an d   r escalin g ,   s ig n if ican tly   en r ich   t h d ataset  with   v ar ied   s am p les.  T h ese  tech n iq u es  ef f ec tiv e ly   en h an ce   th m o d el' s   g en er aliza tio n   ab ilit y .     T h p r im ar y   g o al  o f   au g m e n t atio n   is   to   en s u r th at  th m o d el  d o es  n o b ec o m o v e r ly   d ep en d en o n   s p ec if ic  p atter n s ,   m ak in g   it  m o r ad a p tab le  to   d iv er s test   d ata.   I n   t h is   s tu d y ,   th ex p e r im en tal  r e s u lts   wer o b tain ed   f r o m   class if y in g   MRI  b r ain   tu m o r   im ag es,  wh ich   wer d iv id ed   in to   th r ee   ca teg o r i es:  h em o r r h ag an d     non - h em o r r h ag e.   T h d ataset  u n d e r wen p r e p r o ce s s in g ,   i n clu d in g   d ata  au g m en tatio n   w ith   tech n iq u es  lik e   f lip p in g ,   r o tatin g ,   s h ea r i n g ,   a n d   r escalin g .   Af ter   p r ep r o ce s s in g ,   th e   d ataset  was  s p lit  in to   tr ain in g   d ata  ( 8 0 %),   v alid atio n   d ata  ( 1 0 %),   a n d   test in g   d ata  ( 1 0 %).   T h is   p r o ce s s   en s u r es th at  th m o d el  e v alu ati o n   is   p er f o r m ed   o n   u n s ee n   d ata,   p r o v id in g   o b jecti v an d   r ea lis tic  r esu lts .     P r e pr oc e s s i ng D a t a  A ugm e nt a t i on F l i p p i n g R o t a t e M R I   I ma ge  O f B r ai n   Tu mor S pl i t  D a t a T r a i n i n g   D a t a   0 . 80 V a l i d a t i o n   D a t a   0 . 10 P re pa ri ng  D a t a M o d e l   T r a n i n g   C l a s s i f i c a t i o n I m a g e   C l a s s i f i c a t i o n   D a t a s e t P r op os e d M e t ho ( R e s N e t   B a ggi ng ) D a t a   V i s ua l i z a t i on T r a i n i n g   D a t a s e t Cl a s s i fi c a t i on  re s ul t R e s u l t s T e s t i n g   D a t a 0 . 10 E va l ua t i on a nd  A na l ys i s  of  Re s ul t s L e N e t R e s N e t S he a r  r a nge R e s c a l e V g g N e t G o o g l e N e t M od e l  C om p ar i s on H e m m org ha ge N on  H e m m or gha ge Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       Op timiz in g   b r a in   tu mo r   MRI   cla s s ifica tio n   u s in g   a d va n ce d   p r ep r o ce s s in g   … ( A kim  Ma n a o r   Ha r a   P a r d ed e )   5111       Fig u r 3 .   Au g m en tatio n   o f   b r a in   tu m o r   MRI  im a g d ataset       3 . 2 .     M o del  t ra ini ng   a nd   cla s s if ica t io n   S e v e r a l   C N N   m o d e l s L e N e t ,   R e s N e t ,   G o o g L e N e t ,   V G G N e t ,   a n d   t h e   p r o p o s e d   m o d e l w e r e   e v a l u a t e d   f o r   b r a i n   t u m o r   c l a s s i f i c a t i o n   u s i n g   M R I   i m a g e s .   E a c h   m o d e l   e x h i b i t e d   d i f f e r e n t   l e v e l s   o f   a c c u r a c y   a n d   l e a r n i n g   b e h a v i o r   d u e   t o   t h e i r   a r c h i t e c t u r a l   d i f f e r e n c e s .   W h i l e   s i m p l e r   m o d e l s   l i k e   L e N e t   s h o w e d   l i m i t e d   p e r f o r m a n c e ,   d e e p e r   m o d e l s   s u c h   a s   R e s N e t ,   G o o g L e N e t ,   a n d   V G G N e t   a c h i e v e d   b e t t e r   r e s u l t s   o w i n g   t o   t h e i r   a d v a n c e d   s t r u c t u r e s .   T h e   p r o p o s e d   m o d e l ,   d e s i g n e d   s p e c i f i c a l l y   f o r   t h i s   t a s k ,   a i m e d   t o   o p t i m i z e   b o t h   a c c u r a c y   a n d   c o m p u t a t i o n a l   e f f i c i e n c y .   F i g u r e   4   s h o w s   t h e   t r a i n i n g   a c c u r a c y   c u r v e s ,   i l l u s t r a t i n g   t h e   p e r f o r m a n c e   t r e n d s   o f   e a c h   m o d e l   d u r i n g   t h e   t r a i n i n g   p r o c e s s   s t a r t i n g   f r o m   t h e   L e N e t   ( F i g u r e   4 ( a ) ) ,   R e s N e t   ( F i g u r e   4 ( b ) ) ,   G o o g l e N e t     ( F i g u r e   4 ( c ) ) ,   V G G N e t   ( F i g u r e   4 ( d ) ) ,   a n d   p r o p o s e d   m o d e l   ( R e s N e t + B a g g i n g )   m o d e l s   ( F i g u r e   4 ( e ) ) .           ( a)   ( b )           ( c)   ( d )         ( e)     Fig u r 4 .   T r ain in g   ac c u r ac y   c u r v e   of   ( a)   L e N et,   ( b )   R esNet,   ( c)   Go o g leNe t,  ( d )   VGGN et,   an d   ( e)   p r o p o s ed   m o d el  ( R esNet+Bag g in g )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell Vo l.  1 4 ,   No .   6 ,   Dec em b er   2 0 2 5 :   5 1 0 6 - 5 1 1 9   5112   Fig u r 4   p r esen ts   th tr ain i n g   r esu lts ,   wh er th p r o p o s ed   R esNet+Bag g in g   m o d el  d em o n s tr ates  th e   b est  p er f o r m an ce   am o n g   all  t h test ed   m o d els.  T h e   tr ain in g   an d   v alid atio n   ac c u r ac y   cu r v es  f o r   th is   m o d el   s h o s ig n if ican s tab ilit y ,   wit h   th v alid atio n   ac c u r ac y   n ea r ly   m atch in g   th tr ai n in g   ac cu r ac y .   T h is   in d icate s   th at  th en s em b le   lear n in g   m eth o d   with   B ag g in g   ef f ec t iv ely   im p r o v ed   R esNet’ s   g en er aliza tio n   ab ilit y ,   m in im izin g   th e   r is k   o f   o v e r f itti n g .   W ith   th is   ap p r o ac h ,   R esNet  lev er ag ed   its   s tr en g th   in   ca p tu r in g   co m p le x   f ea tu r es  f r o m   b r ain   tu m o r   M R I   im ag es  wh ile  r ed u ci n g   s en s itiv ity   to   n o is in   th e   d ata.   T h h ig h   s tab ilit y   an d   ac cu r ac y   ac h iev e d   co n f ir m   th s u p er io r ity   o f   t h p r o p o s ed   m o d el  f o r   m ed ical  im ag cl ass if icatio n ,   wh er h ig h   p r ec is io n   is   cr u cial.   I n   c o m p ar is o n ,   o th er   m o d els  lik L eNe t,  VGGN et,   an d   Go o g L eNe also   s h o wed   g o o d   r esu lts ,   th o u g h   with   ce r t ain   lim itatio n s .   L eNe t,  d u to   its   s im p ler   ar ch itectu r e,   ac h i ev ed   g o o d   tr ain in g   ac cu r ac y   b u s tr u g g led   to   r ea c h   o p tim al  v alid atio n   ac cu r ac y .   Me an wh ile,   Go o g L eNe an d   VGGN et  ex h ib ited   m o r s tab le   p er f o r m a n ce   c o m p ar ed   to   L eNe t,   b u th eir   v ali d atio n   ac c u r ac y   f lu ct u atio n s ,   t h o u g h   s m aller   th an   L eNe t’ s ,   wer s til m o r p r o n o u n ce d   th a n   th o s o f   R esNet+ B ag g in g ,   in d icatin g   s o m lim i tatio n s   in   h an d lin g   d ata  v ar iatio n s .   T h er ef o r e,   b y   co m b in in g   th s tr en g th s   o f   R esNet  wi th   th s tab ilit y   p r o v id ed   b y   B ag g in g ,   th e   p r o p o s ed   m o d el  em e r g es  as  t h b est  s o lu tio n   f o r   b r ain   tu m o r   MRI  class if icatio n .   L o s s es  in   ea ch   tr ain in g   ca n   b s ee n   in   Fig u r 5 ,   wh er F ig u r es  5 ( a)   to   5 ( d )   s h o th lo s s   cu r v es  o f   L eNe t,  R esNet ,   Go o g L eNe t,  an d   VGGN et,   r esp ec tiv ely ,   an d   Fig u r 5 ( e)   p r esen ts   th p r o p o s e d   R esNet+Bag g in g   m o d el.           ( a)   ( b )           ( c)   ( d )       ( e)     Fig u r 5 .   T r ain in g   l o s s   cu r v e   of   ( a)   L eNe t,  ( b )   R esNet,   ( c)   Go o g leNe t,  ( d )   VGGN et,   an d   ( e)   p r o p o s ed   m o d el  ( R esNet+ B ag g in g )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       Op timiz in g   b r a in   tu mo r   MRI   cla s s ifica tio n   u s in g   a d va n ce d   p r ep r o ce s s in g   … ( A kim  Ma n a o r   Ha r a   P a r d ed e )   5113   Fig u r 5   illu s tr ates  th tr ain in g   an d   v alid atio n   lo s s   cu r v es,  h ig h lig h tin g   th p er f o r m a n ce   d if f er en ce s   b etwe en   th L eNe t,  R esNet,   Go o g L eNe t,  VGGN et,   an d   th p r o p o s ed   m o d el.   T h e   lo s s   g r ap h s   f o r   all  f iv e   m o d els  s h o v ar y in g   p atter n s   in   r ed u cin g   lo s s   d u r in g   tr ai n in g   an d   v alid atio n .   L eNe ex h ib its   f lu ctu atin g   an d   u n s tab le  v alid atio n   lo s s ,   in d icatin g   th d if f icu lty   th m o d el   h as  in   lear n in g   co m p le x   p atter n s   f r o m   th d ata .   R esNet  d em o n s tr ates  co n s is ten d ec lin i n   lo s s   f o r   b o th   t r ain in g   a n d   v alid atio n ,   alth o u g h   th e r is   s lig h t   f lu ctu atio n   in   t h v ali d atio n   lo s s ,   s u g g esti n g   th e   m o d el  m ay   n ee d   a d d itio n al   r eg u lar i za tio n .   Go o g L eNe t   p er f o r m s   well,   with   s tab le  r ed u ctio n   in   l o s s ,   th o u g h   its   v alid atio n   lo s s   is   s lig h tly   h ig h er   th an   th tr ai n in g   lo s s .   VGGN et  s h o ws  s ig n if ican d r o p   i n   tr ain in g   l o s s ,   b u its   v alid atio n   lo s s   r em ain s   u n s tab le,   h in tin g   at  m ild   o v er f itti n g .   I n   co n tr ast,  th p r o p o s ed   R esNet+ B ag g in g   m o d el  ex h ib its   v er y   s tab le  lo s s   tr en d ,   with   v alid atio n   lo s s   lo wer   th an   th at  o f   th o th er   m o d els.  T h is   in d icate s   th at  th B ag g in g   m eth o d   s u cc ess f u lly   en h an ce d   t h m o d el' s   g en er al izatio n   an d   s tab ilit y .   As  r esu lt,  th p r o p o s ed   m o d el  p r o v es  to   b th m o s t   ef f ec tiv in   h an d lin g   co m p lex   d ata,   s u ch   as  b r ain   tu m o r   M R I   im ag es.  Fig u r 6   s h o ws  th R OC   cu r v e,   wh er Fig u r es  6 ( a)   to   6 ( d )   s h o w   th e   R OC   cu r v es  o f   L eNe t,  R esNet,   Go o g L eNe t,   an d   VGGN et,   r esp ec tiv ely ,   an d   Fig u r 6 ( e)   p r esen ts   th p r o p o s ed   R esNet+ B ag g in g   m o d el.           ( a)   ( b )           ( c)   ( d )       ( e)     Fig u r 6 .   R OC   cu r v e   of   ( a)   L e N et,   ( b )   R esNet,   ( c)   Go o g leNe t,  ( d )   VGGN et,   an d   ( e)   p r o p o s ed   m o d el  ( R esNet+ B ag g in g )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell Vo l.  1 4 ,   No .   6 ,   Dec em b er   2 0 2 5 :   5 1 0 6 - 5 1 1 9   5114   Fig u r 6   s h o ws  th R OC   cu r v f o r   all  f iv e   m o d els,  r ef lectin g   th eir   o v e r all  p er f o r m an ce   in   d is tin g u is h in g   b etwe en   b r ain   t u m o r   class es.  L eNe ex h ib its   R OC   cu r v th at  clo s ely   alig n s   with   th d iag o n al  lin e,   in d icatin g   its   lim ited   cla s s if icatio n   ab ilit y ,   with   l o ar ea   AUC.  R esNet  p r esen ts   h ig h er   R OC   cu r v co m p ar ed   to   L eNe t,  d e m o n s tr atin g   its   b etter   ab ilit y   to   d is tin g u is h   b etwe en   class es.  Go o g L eNe also   s h o ws  a   d ec en R OC   cu r v e,   with   an   A UC   s im ilar   to   R es Net,   b u it  is   s lig h tly   less   o p tim al  in   s o m class if icatio n   ar ea s .   VGGN et ' s   R OC   p er f o r m an ce   is   co m p ar ab le   to   G o o g L eNe t' s ,   th o u g h   it  is   s o m ew h at  less   s tab le.   I n   c o n tr ast,  th p r o p o s ed   R esNet+Bag g in g   m o d el  s h o ws  th h ig h est  an d   m o s s tab le  R OC   cu r v a m o n g   all   th m o d els,   in d icatin g   s u p e r io r   class if icatio n   ab ilit y   with   an   AUC  n ea r i n g   th e   m ax im u m   v al u e.   T h is   h ig h lig h ts   th at  t h e   u s o f   B ag g in g   with   R esNet  s ig n if ican tly   en h an ce s   class if icatio n   p er f o r m an ce .   T h im a g d is p lay ed   p r o v id es  an   ex am p le  o f   class if icatio n   r esu lts   f r o m   th e   p r o p o s ed   C NN  m o d el  f o r   d etec tin g   b r ai n   tu m o r   MRI  s ca n s .     d etailed   ex p lan atio n   o f   t h class if icatio n   r esu lts   s h o wn   in   Fig u r 7 .   Fig u r 7   d is p lay s   th e   class if icatio n   r esu lts   o f   th p r o p o s ed   C NN  m o d el,   s h o wca s in g   ex am p le  p r ed ictio n s   o n   b r ain   tu m o r   MRI  d ataset.   Nin im a g es  ar e   ar r an g e d   in   a   3 × 3   m atr ix ,   with   ea ch   im ag e   lab eled   to   s h o b o th   th tr u class   ( tr u e)   an d   th p r ed icted   class   ( p r ed )   f o r   th e   ca teg o r ies  o f   m ali g n an ( ca n ce r )   a n d   n o r m al  ( n o   ca n ce r ) .   Sev er al  p r ed ictio n s   ar c o r r ec t,   s u ch   as  th Ma lig n an ca s es  co r r ec tly   p r ed icted   as   Ma lig n an t,  an d   th N o r m al   ca s es  ac cu r ately   p r e d icted   as  n o r m al.   Ho wev er ,   th er ar also   s o m e   m is class if icatio n s ,   s u ch   as  n o r m al  ca s in co r r ec tly   p r ed ict ed   as  Ma lig n an t.  T h p ix elate d   ap p ea r an ce   o f   th e   im ag es  r ef lects  th p r ep r o ce s s in g   s tep s   ap p lied   to   e n h an ce   th m o d el' s   ab ilit y   to   d etec t   k ey   v is u al   p atter n s .   W h ile  th m o d el  p er f o r m s   w ell  in   id en tify in g   m o s p atter n s ,   th m is class if icatio n s   h ig h lig h th n ee d   f o r   f u r th er   r e f in em en t,  s u ch   as  a d ju s tm en ts   to   p ar am eter   s elec tio n   o r   ar ch itectu r al  s tr u ctu r e,   to   im p r o v th e   ac cu r ac y   an d   r eliab ilit y   o f   b r ai n   tu m o r   MRI  class if icatio n .                         Fig u r 7 .   C lass if icatio n   r esu lts   o f   th p r o p o s ed   m o d el       3 . 3 .     Dis cus s io n   T h tr ain in g   an d   test in g   r esu lt s   in clu d co n f u s io n   m atr ices  f o r   ea ch   C NN  m o d el,   h ig h lig h tin g   th eir   class if icatio n   p er f o r m an ce   ac r o s s   th r ee   ca teg o r ies:   b en ig n ,   m alig n an t,  an d   n o r m al  b r a in   tu m o r s .   T h ese   m atr ices  p r o v id clea r   v ie o f   ea ch   m o d el’ s   s tr en g th s   an d   wea k n ess es  in   d is tin g u is h in g   b etwe en   th e   class es.  Fig u r 8   illu s tr ates  th co n f u s io n   m atr ices,  allo win g   f o r   d ir ec t   co m p a r is o n   o f   cla s s if icatio n   ac cu r ac y   an d   er r o r   d is tr ib u tio n   am o n g   t h ev alu ated   m o d els.   Fig u r 8   illu s tr ates  th co n f u s io n   m atr ices  f o r   th f iv m o d els,  s h o win g   v ar y i n g   p er f o r m an ce   in   class if y in g   h em o r r h a g an d   n o n - h em o r r h ag d ata.   L eNe as  s h o wn   in   Fig u r 8 ( a)   d em o n s tr ates  m o d er ate  p er f o r m an ce ,   with   s ev er al  p r e d ictio n   er r o r s   in   b o th   class es.  R esNet   as  s h o wn   in   Fig u r 8 ( b )   p er f o r m s   s lig h tly   b etter   th an   L eNe t,  co r r ec tly   p r ed ictin g   m o r in s tan ce s   o f   th h em o r r h ag class .   Go o g leNe as  s h o wn   in   Fig u r 8 ( c)   s h o ws s o m im b alan ce   in   its   p r ed ictio n s ,   p er f o r m in g   less   o p tim ally   f o r   th n o n - h em o r r h a g class .   VGGN et  as  s h o wn   in   Fig u r e   8 ( d )   s h o ws  an   im p r o v e m en i n   ac cu r ac y   o v e r   Go o g leNe t,  with   m o r b alan ce d   p r ed ictio n   d is tr ib u tio n   ac r o s s   b o th   class es.  T h p r o p o s ed   m o d el  ( R esNet+Bag g in g )   as  s h o wn   in   Fig u r 8 ( e)   d eliv er s   th b est p er f o r m an ce ,   with   th f ewe s t p r ed ictio n   er r o r s   am o n g   all  m o d els,  r ef lecti n g   th ef f ec tiv en ess   o f   en s em b le  lear n in g   in   en h a n cin g   class if icatio n   ac cu r ac y .   T h r esu lts   ar p r esen ted   i n   T ab le  2 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       Op timiz in g   b r a in   tu mo r   MRI   cla s s ifica tio n   u s in g   a d va n ce d   p r ep r o ce s s in g   … ( A kim  Ma n a o r   Ha r a   P a r d ed e )   5115       ( a)   ( b )           ( c)   ( d )       ( e)     Fig u r 8 .   C o n f u s io n   m atr i x   o f   ( a)   L e N et,   ( b )   R esNet,   ( c)   Go o g leNe t,  ( d )   VGGN et,   an d   ( e)   p r o p o s ed   mo d el  ( R esNet+ B ag g in g )       T ab le  2   s h o ws  th at  th e   p r o p o s ed   m o d el  ( R esNet+Bag g in g )   o u tp er f o r m s   all  o th er   m o d els  test ed .     W ith   test in g   ac cu r ac y   o f   7 2 %,  th is   m o d el  d em o n s tr ates  s ig n if ican g en er aliza tio n   ca p ab ilit ies,  f ar   s u r p ass in g   o th er   m o d els  s u c h   as  L eNe ( 4 5 %),   s tan d a r d   R esNet  ( 5 7 %),   Go o g leNe ( 4 5 %),   an d   VGGN et  ( 5 0 %).   Fu r th er m o r e,   t h p r o p o s ed   m o d el  also   r ec o r d s   th h ig h est  p r ec is io n   ( 0 . 6 0 1 0 ) ,   r e ca ll  ( 0 . 6 0 0 0 ) ,   an d     F1 - s co r ( 0 . 5 9 9 0 )   am o n g   t h o th er   m o d els,  in d icatin g   a   g o o d   b alan ce   b etwe en   d etec tin g   p o s itiv an d   n eg ativ class es.  I ts   s p ec if icit y   ( 0 . 5 5 0 0 )   an d   MCC   ( 0 . 2 0 1 0 )   also   s h o w   an   ad v a n tag e   in   h a n d lin g   im b alan ce d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.