T E L K O M NIKA   T elec o mm un ica t io n Co m pu t i ng   E lect ro nics   a nd   Co ntr o l   Vo l.  24 ,   No .   2 A p r il   20 26 ,   p p .   574 ~ 587   I SS N:  1 6 9 3 - 6 9 3 0 ,   DOI : 1 0 . 1 2 9 2 8 / T E L KOM NI K A . v 24 i 2 . 27599          574       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //jo u r n a l.u a d . a c. id /in d ex . p h p /TELK OM N I K A   co m prehe nsiv a na ly sis  of f ea tur e select io n   a nd  X AI for  m a chine  learning   cla ss ifiers t o  r ecog niz e  gua v a  disea se       Su j o n Cha nd ra   Su t ra d ha r,   M d.  M ehedi H a s a n   D e p a r t me n t   o f   G e n e r a l   Ed u c a t i o n ,   F a c u l t y   o f   D i g i t a l   T r a n sf o r mat i o n   E n g i n e e r i n g U n i v e r si t y   o f   F r o n t i e r   T e c h n o l o g y ,   G a z i p u r ,   B a n g l a d e sh       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Oct   11 2025   R ev i s ed   J an   9 2 0 2 6   A cc ep ted   J an   30 2 0 2 6       Re c o g n izin g   a n d   c las sify in g   d ise a se in   g u a v a   is  c r u c ial  f o m a n a g in g   f a r m s   to   k e e p   c ro p h e a lt h y   a n d   in c re a se   h a rv e st  q u a li ty .   Cu lt iv a to rs  f a c e   th e   m o st  se v e r e   c h a ll e n g e w h e n   it   c o m e s   to   re c o g n izin g   a n d   d iag n o si n g   g u a v a   f ru it   a n d   lea f   il ln e ss e s,  a   tas k   t h a is  n e a rl y   i m p o ss ib le  to   p e rf o rm   m a n u a ll y .   T h is   re se a rc h   f o c u se o n   d e v e lo p in g   a   ro b u st  d ise a se   id e n t if ica t io n   m o d e u sin g   im a g e   d a ta  c o ll e c ted   lo c a ll y   f ro m   g u a v a   tre e s.  Af ter  d a ta  c o ll e c ti o n ,   v a rio u s   im a g e   p ro c e ss in g   te c h n iq u e s,  in c lu d i n g   sc a li n g   a n d   c o n tras e n h a n c e m e n t,   a re   u ti li z e d   to   m a k e   th e   d a ta  m o re   su it a b le  f o u se .   K - m e a n c lu ste rin g   is   e m p lo y e d   to   q u ick ly   d iv id e   t h e   im a g e in to   g ro u p s,  f o ll o w e d   b y   th e   e x trac ti o n   o f   im p o rtan t   c h a ra c teristics .   T w o   se p a ra te  fe a tu re   ra n k in g   a p p ro a c h e s,  a n a ly sis  o f   v a ri a n c e   (A N OV A a n d   lea st  a b so lu te   sh rin k a g e   se lec ti o n   o p e ra to (L A S S O) ,   a re   u se d   to   se lec th e   b e st  c h a r a c t e risti c s,   id e n ti f y in g   th e   1 0   m o st  i m p o rtan a tt r i b u tes .   T h e   a d a p ti v e   b o o st in g   (A d a Bo o st)   c las sif ier  a c h iev e th e   h ig h e st  a c c u ra c y   a m o n g   six   c la ss i f iers   f o th e   to p   se v e n   c h a ra c teristics   in d ica ted   b y   LA S S a m o n g   th e   sp e c if ied   f e a tu re s.  T o   e n h a n c e   th e   m o d e l’ in terp re tab i li ty ,   tw o   e x p lan a ti o n   m e th o d s,  lo c a in ter p re tab le  m o d e l - a g n o sti c   e x p lan a ti o n (L IM E)   a n d   sh a p l e y   a d d it iv e   e x p lan a ti o n (S HA P ) ,   a re   e m p lo y e d   to   il lu stra te  h o w   th e   c las si f i e re a c h e s   it c o n c lu sio n s.   T h is  a p p ro a c h   n o o n ly   si m p li f ies   d ise a se   i d e n ti f ica ti o n   b u t   a lso   c larif ies   th e   re a so n in g   b e h i n d   p re d icti o n s,  o p e n in g   th e   d o o to   re a l - w o rld   a p p li c a ti o n i n   d e tec ti n g   a n d   p re v e n ti n g   d a n g e ro u d ise a se s .   K ey w o r d s :   A d aB o o s t   E x p lain ab le  ar ti f icial  in telli g e n ce   Gu a v d is ea s e   Ma ch i n lear n i n g   R ec o g n itio n   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 :   Md .   Me h ed i H asan   Dep ar t m en t o f   Gen er al  E d u ca t io n ,   Facu lt y   o f   D ig i tal  T r an s f o r m atio n   E n g i n ee r i n g   Un i v e r s it y   o f   Fro n tier   T ec h n o lo g y   Kaliak o ir ,   Gaz ip u r - 1750 B an g lad es h   E m ail:  m e h ed i0 0 0 1 @ u f tb . ac . b d       1.   I NT RO D UCT I O   Gu a v ( P s id iu g u a ja va )   i s   o n o f   t h m o s w id el y   cu lti v ated   tr o p ical  f r u i ts ,   co n tr ib u ti n g   s u b s ta n tial l y   to   g lo b al  ag r ic u ltu r al  o u tp u t   a n d   tr ad e.   I n   2 0 2 4 ,   th an n u al  g lo b al  p r o d u ctio n   o f   g u a v w a s   esti m ated   at  n ea r l y   5 5   m illi o n   to n n e s ,   w i th   I n d ia  alo n ac co u n ti n g   f o r   4 5 o f   th to tal   [ 1 ] .   I n   m o s ca s es ,   h u m a n   b ein g s   h av b ee n   t h o n es  to   g r o w   t h g u a v s ee d li n g .   T h er ar in s ta n ce s   i n   w h ich   th s ee d s   o f   th e   g u a v h a v b ee n   d is p er s ed   b y   b ir d s   an d   o th er   cr ea tu r es  w ith   f o u r   f ee f o r   s u c h   lo n g   p er io d   o f   ti m th a th eir   o r ig in   i s   u n k n o w n .   Nev er t h ele s s ,   it i s   th o u g h t to   b r eg io n   th at  r an g es  f r o m   th s o u t h er n   p ar t o f   Me x ico   in t o   C en tr al   Am e r ica  o r   v ia   C e n t r al  Am er ica.   I is   n o u n co m m o n   to   co m ac r o s s   g u a v b u s h es   in   all  w ar m   r eg io n s   o f   tr o p ical  Am er ica,   a s   w el as  in   t h W est  I n d ies  ( s in ce   1 5 2 6 ) ,   th B ah a m as,  B er m u d a,   an d   s o u th er n   Flo r id a.   I is   s aid   to   h av b ee n   f ir s i m p le m en ted   in   th y e ar   1 8 4 7 ,   an d   b y   th y ea r   1 8 8 6 ,   it  h ad   s p r ea d   th r o u g h o u m o r th a n   h al f   o f   th s tate  [ 1 ] .   B ey o n d   its   ec o n o m ic  i m p o r ta n ce ,   g u a v h o ld s   n u tr itio n al  an d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l         A   co mp r eh en s ive  a n a lysi s   o f fe a tu r s elec tio n   a n d   X A I   fo r   ma ch in lea r n in g     ( S u jo n   C h a n d r a   S u tr a d h a r )   575   m ed icin a v al u e,   m ak i n g   it  v ital  cr o p   f o r   b o th   f ar m er s   an d   co n s u m er s .   Ho w e v er ,   g u av p r o d u ctio n   is   h ig h l y   v u l n er ab le   to   p lan d is ea s e s ,   w h ic h   t h r ea ten   cr o p   y ield ,   r ed u ce   q u alit y ,   an d   u lti m ate l y   i m p ac f ar m er s   liv eli h o o d s   an d   th ag r icu ltu r al  ec o n o m y .   T im el y   an d   p r ec is d etec tio n   o f   g u a v d is ea s es  is   cr u cial  to   m i n i m ize  cr o p   lo s s es a n d   en s u r s u s tai n ab le  p r o d u ctio n .   I is   p o s s ib le  to   co n s id er   ar tif icia in te lli g en ce   ( A I )   an d   d ata - d r iv en   m et h o d o lo g ies  to   b th co n te m p o r ar y   eq u i v alen ts   o f   th ex p er i m e n tal  co m p o n e n o f   th s cien tific   m et h o d ,   w h ich   e n tail s   th e   m et h o d ical  co llectio n   o f   d ata,   th ex a m i n atio n   o f   p at ter n s ,   co r r elatio n s ,   an d   th est ab lis h m e n o f   lin k s   b et w ee n   e v en t s   t h at  h a v b ee n   o b s er v ed   [ 2 ] .   AI   s y s te m s   r e ca p tu r th i s   p r o ce s s   b y   r ec o g n is i n g   p atter n s   a n d   g en er ati n g   p r ed ictio n s   o n l y   b ased   o n   d ata  th at  h as  b ee n   s ee n ,   w h ic h   is   ac co m p lis h ed   v ia  th u s o f   m ac h i n e   le ar n in g   ( M L )   alg o r ith m s .   T h ass o ciatio n   p r o ce s s   th at  i s   in tr i n s ic  to   AI   is   o f te n   lack i n g   in   tr a n s p ar en c y ,   w h ic h   m ak e s   it   d if f ic u lt  f o r   h u m a n s   to   ap p r ec iate  h o w   j u d g m en ts   ar ar r i v ed   at  b y   th e s s y s te m s .   T h b lac k   b o x   asp ec o f   m a n y   A I   m o d els  r ai s e s   q u e s tio n s   ab o u ac co u n tab il it y ,   j u s tice,   a n d   tr u s t.  As  A I   b ec o m e s   a n   in cr ea s i n g l y   d r i v in g   f o r ce   in   d ec is io n - m a k i n g   ac r o s s   v ar i et y   o f   s ec to r s ,   th n ee d   f o r   e x p lan atio n s   t h at  ar e   b o th   v is ib le  a n d   u n d er s tan d ab l f o r   th ese  co n n ec tio n s   b ec o m es o f   th u t m o s t i m p o r tan ce.   T h is   r esear ch   ai m s   to   d ev elo p   an d   ass es s   an   a u to m ated   s y s t e m   to   aid   f ar m er s   in   id e n ti f y i n g   g u av a   d is ea s es  b y   p r o m p d etec tio n   an d   an al y s i s ,   th u s   a v er tin g   s u b s tan tial  a g r icu ltu r al  lo s s es.  s y s te m   t h at  is   ea s y   to   u s an d   s et  u p   co u ld   im p r o v g u a v p r o d u ctio n ,   w h ich   is   m aj o r   co n tr ib u to r   t o   g lo b al  g r o s s   d o m est ic   p r o d u ct  ( GDP )   th r o u g h   lar g e - s ca le  e x p o r ts ,   w h ile  also   s o l v in g   lo n g s tan d i n g   p r o b le m s   i n   ag r ic u lt u r e.   T h p r o p o s ed   m et h o d   lo w er s   t h ch an ce   o f   w id esp r ea d   h ar m   b y   m a k i n g   it  ea s ier   to   f i n d   in f ec tio n s   ea r l y   o n .   I also   g i v es   ad v ice  o n   s a f g r o w i n g   p r ac tices  an d ,   i n   t h e n d ,   h elp s   in cr ea s e   p r o f its   b y   o p ti m izi n g   g r o w t h   cir cu m s ta n ce s .   T h is   s tu d y   is   m o s tl y   o n   ex p la in ab le  AI   ( XA I ) .   ML   h a s   e m er g ed   as  v er y   s u cc e s s f u m e th o d o lo g y   f o r   p atter n   r ec o g n itio n   i n   e x ten s i v an d   in tr icate   d atasets n ev er t h eles s ,   its   d ef icie n c y   in   in ter p r etab ilit y   h in d er s   it s   i m p le m e n tatio n   i n   ess e n tial  s ec to r s   s u ch   a s   ag r ic u lt u r e.   ML   h a s   alr ea d y   s h o w n   p r o m is i n g   r esu lt s   in   d iag n o s i n g   p lan t   d is ea s e s   [ 3 ] .   A lg o r it h m s   m ad f o r   a u to m atic  d i s ea s d etec tio n   ca n   g i v u s e f u l   h i n t s   t h at  h elp   f in d   p r o b lem s   ea r ly   o n ,   m ak in g   it  ea s ier   to   tr ea t   an d   m an a g th e m   q u ic k l y .   Ho w ev er ,   tr a d itio n al  d is ea s e   d etec tio n   s til l r elies  h ea v il y   o n   ex p er t b o tan i s ts   lo o k i n g   at   p lan ts ,   w h ic h   i s   co s tl y ,   ta k es  l o t o f   ti m e,   an d   i s n t   al w a y s   e f f ec ti v e.   T h m a in   g o al  o f   t h is   r e s ea r ch   is   to   u s s i x   d is ti n ct  ML   m o d els  in   a n   i m a g e - b ased   f r a m e wo r k   to   tell  th d if f er en ce   b et w ee n   h ea l th y   a n d   d ef ec ti v g u a v leav e s   an d   f r u it s .   T o   ac co m p lis h   th is ,   d if f er en i m a g e   p r o ce s s in g   m et h o d s   w er u s e d   b ef o r e   d is ea s s eg m e n tat io n   an d   f ea tu r ex tr ac tio n .   Als o ,   tw o   m et h o d s   f o r   s elec ti n g   f ea t u r es  w er u s ed   t o   r an k   an d   p r io r itize  th e m ,   wh ich   m ad t h m o d el  m o r ac cu r ate  an d   e f f ic ien t.   L ast l y ,   X A I   m e th o d s   w er u s ed   to   ex p lain   t h p r ed ict iv e   r esu lt s ,   w h ich   m ad t h m o d el s   d ec i s io n - m ak i n g   p r o ce s s   clea r   an d   en s u r ed   th p r o p o s ed   s y s te m   w as  r eliab le.   T h r est  o f   th is   p ap er   is   s tr u c tu r ed   as:  s ec tio n   2   r ev ie w s   r elate d   w o r k   in   d etec tin g   g u av d is ea s es  a n d   ML .   Sectio n   3   d escr ib es  th p r o p o s ed   f r a m e w o r k   a n d   m et h o d o lo g ies.  Sectio n   4   p r esen ts   t h ex p er i m en tal  s et u p   an d   r esu lt s ,   f o llo w ed   b y   d is c u s s io n   i n   s ec tio n   5 Fin all y ,   t h p ap er   co n clu d es  with   f u t u r r esear ch   d ir ec tio n s .       2.   L I T E R AT U RE   RE VI E W   I n   th m o d er n   d a y ,   t h m aj o r it y   o f   r esear c h   o n   ML   a n d   d ee p   lear n i n g   is   m o s tl y   co n c en tr ated   o n   ag r icu l tu r al  p r o b le m s   s i n ce   th i s   in d u s tr y   m a k es  s i g n i f ica n co n tr ib u tio n   to   th ec o n o m y   o f   th w h o le  g lo b e.   On   t h o th er   h a n d ,   th er is   li m ited   a m o u n t o f   s t u d y   o n   th e   d is ea s id en t if ica tio n   o f   f r u it s   lik g u a v a,   m an g o ,   j ac k f r u it s ,   an d   s o   o n .   Fo r   t h p u r p o s o f   id en ti f y i n g   g u a v l ea f   d is ea s e,   H o w lad er   et  a l.   [ 4 ]   d ev elo p ed   d ee p   co n v o lu tio n al  n e u r al  n et w o r k   ( DC NN) -   m o d el.   Fo r   th p u r p o s o f   d ev elo p in g   t h m o d el,   2 7 0 5   p h o to s   illu s tr atin g   f o u r   d if f er en d is e ases   w er u s ed .   I w a s   d u r in g   th tr ain i n g   a n d   test i n g   p h a s th at  th e y   u s ed   2 5   ep o ch s   th at  t h e y   a ttain ed   a n   ac cu r ac y   o f   9 8 . 7 4 % a n d   9 9 . 4 3 %   r esp ec tiv el y .   T h id en tif icatio n   o f   p lan leaf   d is ea s w as  ac co m p li s h ed   b y   Gee th ar a m an an d   P an d ia n   [ 5 ]   v ia  th e   d ev elo p m en o f   m o d el  th a u s ed   n i n e - la y er   co n v o lu tio n al  n eu r al  n e t w o r k   ( C NN)   ar ch itect u r e.   B o th   th e   P lan t   Villag d ata s et  an d   th Kag g le  d ataset  w er u s ed   b y   t h e m .   T h Kag g le  d ataset  h ad   5 5 4 4 8   p h o to s   o f   1 3   d if f er e n p lan leav e s   t h at  w e r ca teg o r ized   in to   3 8   d if f er e n g r o u p s .   C o m p ar i n g   th s u g g e s ted   m o d el  w it h   o th er   class i f icatio n   m eth o d s   s u ch   a s   s u p p o r v ec to r   m ac h i n es  ( SVM) ,   lo g is t ic  r eg r ess io n   ( L R ) ,   d ec is io n   tr ee s   ( DT ) ,   an d   k - n ea r est  n ei g h b o r s   ( KNN )   class if ier s   r ev ea led   th at  th C N N - m o d el  p er f o r m e d   th b est,  w i th   an   i m p r ess i v p r ed ictio n   ac cu r ac y   o f   9 6 . 4 6 %.   T u r k o g lu   et  a l.   [ 6 ]   p r esen ted   m u lti - m o d el  p r e - tr ai n ed   C NN  m o d el  f o r   id en tify i n g   A p p le  illn ess   an d   p ests .   T h e   m o d el  u s ed   th A le x Net,   Go o g leNe t,  an d   D en s eNe t2 0 1   m o d els,  an d   it  was  tr ain ed   o n   1 1 9 2   p ictu r es  th at  d ep icted   f o u r   p r o m i n en ap p le  d is ea s es.  W it h   s co r o f   9 6 . 1 0 %,  th Den s eN et2 0 1   ac h iev ed   th g r ea test   ac c u r ac y   s co r a m o n g   th m o d els  t h at  w er ap p lied .   Fo r   th p u r p o s o f   ev alu a ti n g   t h e f f ec tiv e n e s s   o f   d ee p   lear n in g   ap p r o ac h es  in   d etec ti n g   s w ee t n ess   a n d   q u alit y ,   J u p u d i   [ 7 ]   u s ed   an   i m ag c lass if ica tio n   s y s te m   o n   a n   o r an g e.   E v en   t h o u g h   t h s o u r ce   o f   th e   d ataset   w a s   n o d is clo s ed ,   t h o b j ec tiv o f   t h r esear c Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l ,   Vo l.  24 ,   No .   2 A p r il  20 26 5 7 4 - 587   576   p r o j ec w as  ap p lied   to   a   to tal  o f   f iv t h o u s a n d   i m a g es.  T h m o d el  w as  tr ain ed   u s in g   SV M,   A lex Net,   s tack ed   au to e n co d er   ( S A E ) ,   an d   k er n el  s p ar s s tac k ed   au to e n co d er   ( KSS A E ) ,   w ith   KSS A E   r ea ch in g   t h h i g h e s t   p o s s ib le  ac cu r ac y   o f   9 2 . 1 %   th r o u g h o u th co u r s o f   th tr ain in g   p r o ce s s .   Den s eNe t2 0 1   s ee m s   to   h av th e   m o s t o u t s ta n d in g   p er f o r m a n ce ,   as seen   b y   it s   s co r o f   9 6 . 1 %   f r o m   th to tal.   A   d ee p   r esid u al  n et w o r k   ( R es Net)   th at  u ti lizes  a   co n tr ast   en h an ce m e n a n d   tr an s f er   lear n i n g   s tr ate g y   w a s   s u g g es ted   b y   T r an g   et  a l.   [ 8 ]   in   o r d er   to   r ec o g n ize  m an g o   illn e s s .   W it h   an   ac c u r ac y   r ate  o f   8 8 . 4 6 %,  th p r o p o s ed   alg o r ith m   w a s   ab le  to   p r o p er ly   d etec t h r ee   p r ev a len ai l m e n t s   b ased   o n   to tal   o f   3 9 4   i m a g es.   I t   w a s   s u g g ested   b y   N ik h it h et  a l.   [ 9 ]   th at  th I n ce p tio n   V3   m o d el  b u s ed   f o r   th p r o ce s s es o f   illn e s s   d etec tio n   an d   f r u i id en ti f icatio n .   B an a n as,  ap p les,  an d   ch er r ies  w er s elec t ed   as  d is ea s d etec tio n   tar g et s ,   an d   th e   I n ce p tio n   V3   m o d el  w as a p p lied   o n l y   to   th ese  f r u its .   GitH u b   w as t h s o u r ce   o f   th is   i n f o r m ati o n   as  w ell.   D C NN   w a s   p r o p o s ed   b y   Ma   et  a l .   [ 1 0 ]   f o r   th p u r p o s o f   s y m p to m - w is d ia g n o s is   o f   f o u r   cu cu m b er   d is o r d er s .   T h e   n et w o r k   ac h iev ed   r ec o g n itio n   r at o f   9 3 . 4 %.  P r ep r o ce s s in g   an d   class if icat io n   ar t w o   ex a m p les  o f   w e ll - k n o w n   i m a g p r o ce s s in g   p r o c ess es  th at  ar u s ed   in   th m et h o d   th at  w as  p r esen ted   b y   P r ak ash   et  a l [ 1 1 ]   f o r   th p u r p o s o f   id en ti f y in g   ill n es s es  th at  a f f ec lea v es.  An   e v alu a t io n   o f   t h o f f er ed   m et h o d   is   ca r r ied   o u o n   co l lectio n   o f   s i x t y   i m a g es,  o f   w h ich   t h ir t y - f i v ar ca n ce r o u s   a n d   t w e n t y - f i v ar b en ig n ,   w it h   a n   ac cu r ac y   r at o f   9 0 %.  T h K - m ea n s   cl u s ter in g   m et h o d   is   u s ed   to   s e g m e n th d i s ea s e - af f ec ted   r eg io n ,   an d   th en   th g r a y - le v el  co - o cc u r r en ce   m atr ix   ( GL C M )   alg o r ith m   i s   u s ed   to   ex tr ac f ea tu r es   f r o m   t h s e g m en ted   ar ea .   A f t e r   th f ea t u r v ec to r   h a s   b ee n   f o r m ed ,   it  is   n e x ca te g o r iz ed   b y   u tili zi n g   th e   SVM   clas s i f ier .   W ith   th u s e   o f   6 8 8   i m ag e s ,   A B u h ai s [ 1 2 ]   w a s   ab le  to   d eter m i n t h k i n d   o f   p i n ea p p le  b y   u s i n g   th VGG1 6   m o d el.   A   h u n d r ed   p er ce n ac cu r ac y   w a s   ac h iev ed   b y   th t r ain ed   m o d el,   an d   it  is   q u ite  p r o b a b le  th at  th i s   d ataset  w as  o v er f itti n g ; o th er w i s e,   th ac c u r ac y   w o u ld   n o t h a v b ee n   ac h iev a b le.   A   d ia g n o s tic  tec h n iq u t h at  u t ilizes  d ee p   lear n i n g   w as  d escr ib ed   b y   E lle u ch   e a l.   [ 1 3 ] .   D u r in g   t h is   in v e s ti g atio n ,   th e y   m ad u s o f   th eir   r ec en tl y   d ev elo p ed   d a taset,  w h ic h   in cl u d ed   f iv d if f er en k in d s   o f   p lan t   d ata.   A s   p ar o f   t h tr ai n in g   p r o ce s s   f o r   th eir   m o d el,   th e y   u s ed   tr an s f er   lear n i n g   ar ch itect u r u s in g   VGG - 1 6   an d   R e s Net t.  I n   o r d er   to   ev alu ate  t h v alid it y   o f   t h is   m o d el,   th e y   co m p ar ed   th e   s u g g e s ted   m o d el  to   b o th   ac tu al  d ata  an d   d ata  th at  co n t ain s   a u g m e n tatio n s .   W ith   t h e   u s o f   tr a n s f er   lear n i n g ,   VG G - 1 6   p r o g r ess iv el y   g av r es u lts   t h at  w er b o th   p r o m is i n g   an d   r ea lis tic  i n   ter m s   o f   ac cu r ac y ,   w i th   9 9 . 0 2 an d   9 8 . 3 5 %   r esp ec tiv el y .   An   ap p r o ac h   to   th id en ti f icat i o n   o f   g u a v ill n es s   th at  i s   b ase d   o n   co m p u ter   v i s io n   w a s   d ev elo p ed   b y   E lleu c h   et  a l.   [ 1 3 ] .   T h is   ap p r o ac h   m a k es   u s o f   t h r ee   C N N - b ased   m o d el s   w it h   d i s ti n ct   o p ti m izer s .   O n   t h e   o th er   h an d ,   th e y   d o   n o s p ec if y   a n y   tr u s t w o r t h y   o n li n s o u r ce s   f o r   th d ata  th at  w a s   ac q u ir ed .   B o th   th e   d r o p o u v al u an d   t h t h ir d   o p ti m izer   s h o w ed   r e m ar k ab le  ac cu r ac y   w h e n   th d r o p o u was  5 0 %,  w h ic h   w as   9 6 . 1 %.   DC NN  b ased   tech n iq u w a s   p r esen ted   b y   Mo s ta f et  a l.   [ 1 4 ]   f o r   th p u r p o s o f   d etec t in g   g u av a   illn e s s .   T h is   ap p r o ac h   u s ed   f i v d if f er e n n eu r al  n et w o r k   n e t w o r k   ar ch itect u r es.  T h d atas et  th at   th e y   u til ized   w a s   o n e   th at  w as  ac q u ir ed   lo ca ll y   in   P ak i s tan .   Ha v i n g   ac h ie v ed   an   ac cu r ac y   r ate  o f   9 7 . 7 4 %,  th class i f ica tio n   r esu lt d e m o n s tr ated   t h at   R e s N et - 1 0 1   w as t h m o d el  t h at  w as   th m o s t s u itab le  f o r   th eir   p u r p o s e.   An   ap p licatio n   o f   n i n i m p o r tan cla s s i f ier s   w a s   p r o p o s ed   b y   Hab ib   et  a l.   [ 1 5 ]   f o r   th p u r p o s o f   d ev elo p in g   m ac h in v is io n - b ased   d is ea s d etec tio n   s y s te m   f o r   th p u r p o s o f   id en ti f y in g   i lln e s s   i n   t h r ee   d if f er e n s p ec ies  o f   f r u it,  n a m el y   g u a v a,   p ap a y a,   a n d   j ac k f r u it.  W h en   it  ca m to   r ec o g n iz in g   i lln e s s e s   t h at  af f ec g u av a n d   j ac k f r u it,  th e   r an d o m   f o r est  ( R F)  class i f ier   ac h iev ed   t h b est  ac cu r ac y ,   with   r ate  o f   9 6 . 8 %   an d   8 9 . 5 9 %,  r esp ec tiv el y .   Fr o m   th ab o v a n al y s i s   it  ca n   b s aid   th at  m o s o f   r esear c h   o n   g u av d is ea s es   r ec o g n itio n   h a s   b ee n   p er f o r m ed   u s i n g   ML   o r   d ee p   lear n in g   class i s if ier .   T h er is   n o an y   r esear ch   o n   f ea tu r e   s elec tio n   a n d   X A I   b ased   i m p l e m en tatio n   w h ic h   is   o u r   m o tiv atio n   to   w o r k   w i th .       3.   M E T H O D     Dis ea s e s   th at  a f f ec g u a v f r u it  m a y   b clas s i f ied   u s i n g   a   v ar iet y   o f   m et h o d s ,   ea ch   o f   w h ic h   is   f u r t h er   s u b d iv id ed   i n to   g r ea t   n u m b er   o f   ca te g o r ies.  T h f ir s t h i n g   th at   w d id   w a s   g o   o u in to   th e   f ie ld   an d   ca p tu r th i m ag e.   B ef o r b eg in n in g   t h is   i n q u ir y ,   th s ec o n d   s tep   is   to   d o   s o m p r eli m in ar y   p r o ce s s in g   o n   t h e   d ata.   Fu r th er m o r e,   b y   u s in g   G L C an d   s t atis tical  f ea tu r ex tr ac tio n ,   w w er ab le  to   ex tr a ct  th ir teen   d is ti n ct   ch ar ac ter is tic s   f r o m   o n p ictu r e.   T h er ar e   tw o   d is ti n ct  f ea t u r es  s elec tio n   p r o ce d u r es  th at  a r u s ed   in   o r d e r   t o   ascer tain   t h m u t u al  s co r o f   ea ch   f ea t u r e.   T h ese  s tr ate g ies  in cl u d an al y s i s   o f   v ar ian ce   ( A N OV A )   an d   leas t   ab s o lu te  s h r in k a g s elec t io n   o p er ato r   ( L ASSO) .   Fo llo w i n g   t h co m p le tio n   o f   th p r o ce s s   o f   s elec t in g   f ea t u r es,  th to p   ten   f ea tu r es   w er s elec ted   f o r   f u r th er   ex a m i n atio n C o n tr ast  ( C ON) ,   co r r elatio n   ( C OR ) ,   s k e w n es s   ( SKEN ) ,   k u r to s is   ( KT S),   v ar ian ce   ( VAR),   s ta n d ar d   d ev iatio n   ( ST D) ,   en tr o p y   ( E NT ) ,   en er g y   (E N G) ,   m ea n   ( MN ) ,   an d   h o m o g e n eit y   ( HGN)   ar s o m o f   th q u al ities   t h at  a r in c lu d ed   in   th is   ca te g o r y .   Af ter   t h at,   w d i v id ed   th e   d ataset  i n to   t w o   h alv e s ,   ap p lied   alg o r ith m s ,   an d   u s ed   s e v e n   d i f f er en p er f o r m an c e   ass es s m en t i n d icato r s   to   ev al u ate  ea ch   tech n iq u e.   T h o v er al w o r k i n g   p r o ce d u r is   p r esen t ed   in   Fig u r 1 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l         A   co mp r eh en s ive  a n a lysi s   o f fe a tu r s elec tio n   a n d   X A I   fo r   ma ch in lea r n in g     ( S u jo n   C h a n d r a   S u tr a d h a r )   577       Fig u r 1 .   W o r k in g   p r o ce d u r f o r   gua v d is ea s clas s if icatio n       3 . 1 .     Da t a   d escript io n   I n   th is   r esear ch ,   th S a m s u n g   S2 4   s m ar tp h o n eq u ip p ed   w i t h   m ai n   ca m er th at  h a s   r eso lu tio n   o f   5 0   m e g ap ix e ls ,   s to r ag ca p ac it y   o f   1 2 8   g ig ab y tes,  a n d   8   g ig ab y te s   o f   r a n d o m   ac ce s s   m e m o r y   ( R AM )   w as   u s ed   to   co llect  th i m a g es  as   w ell  a s   f o r   th i m a g ac q u i s itio n   p r o ce s s .   2 3 9   d i s ea s e - f r ee   i m ag e s   an d   2 8 7   d is ea s e - a f f ec ted   i m a g e s   ar am o n g   th to tal  o f   5 2 6   g u a v i m a g es  t h at  h a v b ee n   g at h er ed   f r o m   t h g u a v f ield .   T h o v er al l d ata  d is tr ib u tio n   is   d ep icted   in   T ab le  1 .       T ab le  1 .   Data   f r eq u en c y   f o r   ac q u is itio n   o f   i m ag e   C l a ss    B i n a r y     N u m.  o f   i mag e   S a mp l e   i mag e     D i se a se - a f f e c t e d   1   2 8 7     D i se a se - f r e e   0   2 3 9     T o t a l   20   5 2 6   1 5 . 3       3 . 2 .     I m a g prepro ce s s ing   I m ag e   p r ep r o ce s s in g   is   es s en tial  f o r   ef f ec ti v co m p u ter   v is io n   tas k s .   I n itiall y ,   o u r   i m ag es  w er ca p tu r ed   at  r eso lu tio n   o f   2160× 2 1 6 0   p ix els  an d   r esized   to   3 0 0 ×3 0 0   p ix els  u s i n g   th b ilin ea r   in ter p o latio n   m et h o d   [ 1 6 ] ,   w h ic h   ca lcu la tes   p ix el  v al u es  in   t h c o m p r ess e d   im a g b y   i n ter p o latin g   d is ta n ce s   b et w ee n   f o u r   n eig h b o r in g   p ix els  u s i n g   th f o r m u la  ( ) = 1 | |   f o r   | | 1   an d   0   o th er w is e.   So m i m a g es  co n tai n ed   n o is e,   w h ic h   w a s   ad d r ess ed   u s in g   Gau s s ian   f i lter   to   en h an ce   q u alit y   v ia  g a m m co r r elatio n ,   f o llo w ed   b y   h is to g r a m   eq u aliza tio n   to   i m p r o v co n tr ast  [ 1 7 ] .   T h is   p r o ce s s   n o r m alize s   th i m a g i n te n s it y   r a n g ( 0   to   1 ) ,   tr an s f o r m i n g   t h i n te n s it y   d is t r ib u tio n   d en s it y   f u n c tio n   ( )   to   u n i f o r m   d e n s it y   o f   o n p o s t - e q u aliza tio n .     3 . 3 .     Seg m ent a t io n   T h is   r esear ch   u s ed   th K - m ea n s   clu s ter i n g   alg o r it h m ,   s u p p l e m en ted   b y   b o u n d ar y   an d   s p o d etec tio n   tech n i q u es,  to   s eg m e n t h p i ctu r es  [ 1 8 ] .   T h 8 - co n n ec ted   p ix el  ap p r o ac h   is   u tili ze d   f o r   b o u n d ar y   d etec tio n .   E u clid ea n   d is ta n ce   is   e m p lo y ed   f o r   K - m ea n s   clu s ter i n g   in   th is   i n s ta n ce .   T h K - m ea n s   cl u s ter i n g   tec h n iq u e   p r im ar il y   a s s i g n s   ea ch   p i x el   in   t h i m ag to   t h e   cl u s ter   w it h   t h m i n i m u m   d is ta n ce   f r o m   t h cl u s ter s   ce n tr o id ,   s u b s eq u e n tl y   p er f o r m s   co lo r   s eg m e n tatio n   o n   t h i m ag e,   a n d   u lti m atel y   s ele c ts   th cl u s ter   t h at   ex clu s i v el y   co n tai n s   r eg io n s   o f   in ter est  ( R OI s ) .   W h av u s ed   th K - m ea n s   cl u s ter i n g   a p p r o ac h   to   s eg m e n t   g u a v i m a g d ata  in to   s m aller   p iece s   i n   t h is   p ap er .   K - m ea n s   is   a n   u n s u p er v is ed   m et h o d   u s ed   to   f i n d   s ep ar ate  g r o u p s   i n   t h d ata  b ase d   o n   h o w   s i m ilar   t h d ata  i s .   T h is   i s   o n o f   th e   m o s u s ed   cl u s ter i n g   alg o r ith m s ,   w h er k   s ta n d s   f o r   th e   n u m b er   o f   cl u s ter s .   W e   h av e   ch o s en   = 3   f o r   t h i s   t a s k   t o   s eg m en t   an   im a g e ,   w h ich   m e an s   t h at   i t   w il l   f in d   3   g r o u p s   in   th e   im ag e .   T h e   K - m ea n s   cl u s t e r in g   a lg o r i t h m   w o r k s   w el l   o n   a   l im it e d   s e t   o f   d a t a   [ 1 9 ] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l ,   Vo l.  24 ,   No .   2 A p r il  20 26 5 7 4 - 587   578   3 . 4 .     E x t ra ct io n o f   r elev a nt  f ea t ures   I m ag e s   ar r ep r esen ted   as  lar g p ix el  m atr ice s ,   f r o m   w h ich   d i m en s io n al it y   ca n   b r ed u ce d   th r o u g h   f ea t u r ex tr ac tio n   [ 2 0 ] .   I n   th i s   r esear ch ,   t h ir tee n   f ea tu r e s   w er e x tr ac ted ,   in cl u d i n g   G L C M   m ea s u r es  a n d   s tatis t ical  d escr ip to r s C ON,   C OR ,   SKE N,   KT S,  VA R ,   S T D ,   E N T ,   E N G,   MN ,   HGN,   r o o m ea n   s q u ar e   ( R MS) ,   s m o o th n es s   ( SM) ,   an d   in v er s d if f er en ce   m o m e n t   ( I DM ) .   Fo r   t w o   p ix e ls   at   ( , )   s ep ar ated   b y   d is tan ce   an d   an g le  α ,   th G L C M   ca n   b d ef i n ed   as:     ( , , , ) =   { ( 1 , 1 ) , ( 2 , 2 )     ×     , , ( 1 , 1 ) =   , ( 2 , 2 ) =   }     ( 1 )     I n   t h is   f o r m u latio n ,   ( , )   r ep r esen ts   t h ( , )   ele m e n o f   t h co m p u ted   GL C M,     is   t h e   n u m b er   o f   g r a y   le v el s ,   an d   µ , µ , ,   ar th m ea n s   a n d   s tan d ar d   d ev iatio n s   o f   r o w   a n d   co lu m n   s u m s .   T h m ai n   G L C M - b ased   f ea t u r es a r d ef in ed   as:      = ( ) 2 ( , ) , 1 = 0 1 = 0   ( 2 )      = . . ( , ) 1 = 0 1 = 0 ,   ( 3 )      = ( , ) 2 , 1 = 0 1 = 0   ( 4 )      = ( , ) l og   ( , ) , 1 = 0 1 = 0   ( 5 )     = ( , ) 1 + ( j k ) 2 , 1 = 0 1 = 0   ( 6 )     = ( , ) 1 + ( j k ) 2     ( 7 )     I n   ad d itio n   to   GL C f ea t u r es,  s tatis t ical  d escr ip to r s   w e r ex tr ac ted .   Fo r   s et  o f   p ix els  w i th   in te n s it y   ,   MN ,   ST D,   VA R ,   K T S,   an d   s k e w n es s   ( SKEN )   ar d ef in ed   as:        = 1 = 1   ( 8 )      = ( ) 2 = 1   ( 9 )      = 1 ( ) 2 = 1   ( 1 0 )      = 1 ( ) 4 = 1 ( 1 ( ) 2 = 1 ) 3     ( 1 1 )      =   ( 1 2 )     Her e,   is   th m ea n   in te n s it y ,   th p ix el  co u n t a t a   g iv e n   i n ten s i t y ,   a n d   th n o r m aliza ti o n   f ac to r .   T h ese  m ea s u r es c h ar ac ter ize  in te n s i t y   d is tr ib u tio n s   i n   b o th   d ef ec ti v an d   d ef ec t - f r ee   r eg io n s   o f   g r a y s ca le  i m a g es.     3 . 5 .     Descript io n o f   f e a t ure  s elec t io t ec hn iqu e s   Featu r s elec tio n   w as   ap p lied   to   r etain   r ele v an t a ttrib u tes a n d   r e m o v r ed u n d an c y   [ 2 1 ] .   T h m et h o d s   u s ed   f o r   r an k in g   f ea tu r e s   w er A NOV A   a n d   L ASS O.   A l t h r ee   m etr ics  s u c h   as  R MS,   s m o o t h n es s ,   an d   I DM   ar am p lit u d e - b a s ed   m ea s u r es   o f   th s a m u n d er l y i n g   s u r f a ce   s ig n al,   o f ten   li n ea r l y   r elate d   o r   d er iv ed   f r o m   s q u ar ed   d ev iatio n s .   Un less   t h s u r f ac p r o f ile  v ar ies  w id el y   i n   f r eq u e n c y   co n ten t,  t h e y   w il r esp o n d   alm o s id en ticall y   [ 2 2 ]   an d   w er e x cl u d ed ,   leav in g   th to p   ten   f ea t u r es:  C NT ,   C R L ,   SKEN ,   KT S,  VAR,  ST D,   E N T ,   E G,   MN ,   an d   HGN.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l         A   co mp r eh en s ive  a n a lysi s   o f fe a tu r s elec tio n   a n d   X A I   fo r   ma ch in lea r n in g     ( S u jo n   C h a n d r a   S u tr a d h a r )   579   3 . 5 . 1 .   ANO VA   A N O VA   is   a   s t a ti s t i c a l   m eth o d   t h a t   i s   u s e d   t o   in v es t ig at e   w h e th e r   t h e r e   is   an y   e q u al   v a r i a ti o n   am o n g   g r o u p s   o f   c a t eg o r i ca l   v a r i a b le s   t h a t   p e r t a in   t o   n u m e r ic a l   r es p o n s e .   A NO VA   c a n   b e   r e p r e s en te d   b y   ( 1 3 ) :     =  / ( 1 )  / ( )     ( 1 3 )     A N OV A   tes ts   w h et h er   g r o u p   m ea n s   d if f er   s i g n i f ican t l y   ( 1 3 ) ,   w h er    an d      ar th b et w ee n - g r o u p   an d   w ith i n - g r o u p   v ar ian ce s ,   is   th n u m b er   o f   clas s es,  an d   is   th s a m p le  s ize  [ 2 3 ] .     3 . 5 . 2 .   L ASSO     L A S SO  is   r eg r ess io n - b ase d   f ea tu r s elec tio n   tec h n iq u th at  p en alize s   t h s u m   o f   ab s o lu te  co ef f icie n v al u es to   p r ev en t o v er f it tin g   ( 1 4 ) ,   w it h   α  as th r e g u lar iza tio n   p ar a m eter   [ 2 4 ] .     = 1 2  | |  | | 2 + | | | | 1   ( 1 4 )     3 . 6 .   Cla s s if ie t ra ini ng   a nd   t esting   I n   th i s   s ec t io n ,   t h r ee   s p litt i n g   r atio s   o f   th d ata s et,   s u ch   as   tr ain   ( 6 0 %),   v alid atio n   ( 2 0 % ) ,   an d   test   ( 2 0 %),   ar u s ed .   T r ain in g   d at is   u s ed   f o r   tr ain i n g   ML   m o d el,   w h er test   d ata  e v al u a tes  th e f f icie n c y   o f   ea ch   m o d e l.  C o m p ar i n g   t h p e r f o r m an ce s   o f   v ar io u s   tr ai n ed   m o d el s   is   m ea s u r ed   w i th   t h v alid atio n   d ata.     3 . 7 .     H y perpa ra m et er   t un ing     A   t y p o f   p ar a m eter   w h o s e   v alu i s   d eter m i n ed   p r io r   to   alg o r ith m   tr ain i n g   is   k n o w n   as  a   h y p er p ar a m eter .   Fi n e - tu n i n g   p ar am eter   i s   a   w ell - u s ed   te ch n iq u f o r   u p g r ad in g   t h ac cu r ac y   o f   th ML   m o d el.   I n   t h is   r esear ch ,   T ab le  2   in cl u d es  all  th e m p lo y ed   a lg o r ith m s   h y p er p ar a m e ter   v al u es.  Her e,   L B FG S   m ea n s   li m it ed - m e m o r y   B r o y d en Fletch er Go ld f ar b - Sh a n n o ,   g in r ef er s   to   g i n i m p u r it y ,   an d   r ad ial  b asis   f u n ctio n   ( R B F ) .       T ab le  2 .   Hy p er p ar am e ter s   o f   c lass i f ier s   u s ed   f o r   g u a v d is ea s e   r ec o g n itio n   M o d e l   H y p e r p a r a me t e r   V a l u e   A d a B o o st     e st i ma t o r s   1 0 0   M i n   s a mp l e s l e a f   1   C r i t e r i o n   G i n i   M i n   s a mp l e s sp l i t   2   M a x   f e a t u r e s   S q u a r e   r o o t   (s q r t )   DT   M i n   s a mp l e s l e a f   1   C r i t e r i o n   g i n i   M i n   s a mp l e s sp l i t   2   K N N     n e i g h b o r s   5   W e i g h t   U n i f o r m   A l g o r i t h m   A u t o   L e a f   si z e     30   P   2   M e t r i c     M i n k o w sk i   S V M   C   1   K e r n e l   R BF   G a mm a   S c a l e   RF     e st i ma t o r s   1 0 0   M i n   s a mp l e s l e a f   1   C r i t e r i o n   G i n i   M i n   s a mp l e s sp l i t   2   M a x   f e a t u r e s   A u t o   LR   C   1   M a x _ i t e r a t i o n   1 0 0 0   S o l v e r   L B F G S       3 . 8 .     Descript io n o f   u t ilized X AI  t ec hn i qu es   XA I   is   cr u ci a f o r   elu cid ati n g   A I   m o d el  f u n ctio n a lit y ,   a n ticip ated   im p ac t s ,   an d   p o ten tial  b iases ,   en s u r in g   ac cu r ac y ,   f a ir n es s ,   an d   tr an s p ar en c y   i n   A I - d r iv en   d ec is io n - m a k i n g .   I n   th i s   ar ticle ,   tw o   m o s t   ef f ec tiv ex p lai n ab le  tech n iq u es  L I ME   an d   SHA P   ar u s ed .   L I ME   an d   SH A P   ar m o d el - ag n o s tic  XA I   to o ls   th at  d i f f er e n tl y   attr ib u te  s i n g le  p r ed ictio n   to   it s   i n p u f ea t u r es.  W h ile   L I ME   b u ild s   s i m p le,   in ter p r etab le  s u r r o g ate  ( o f te n   s p ar s l in ea r   m o d el)   ar o u n d   th s p ec i f ic  i n s ta n ce   b y   p er tu r b i n g   its   f ea t u r es  an d   w ei g h ti n g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l ,   Vo l.  24 ,   No .   2 A p r il  20 26 5 7 4 - 587   580   ne ar b y   s a m p les,  y ield i n g   q u i ck ,   h u m a n - r ea d ab le  lo ca im p o r tan ce   s co r es  th at  ca n   v ar y   w it h   p er tu r b atio n   ch o ices.  E s s e n tiall y ,   L I ME   p er tu r b s   th in p u f ea t u r es  ar o u n d   g iv e n   s a m p le  an d   lear n s   lo ca lin ea r   ap p r o x im a tio n   o f   t h b lack - b o x   m o d el,   f r o m   w h ic h   it  d er iv e s   f ea t u r i m p o r tan c f o r   th at  p ar ticu lar   p r ed ictio n   [ 2 5 ] .   SHA P   u s es  g a m e - t h eo r etic  Sh ap le y   v alu e s   to   d is tr ib u te  th p r ed ictio n   ( r elativ to   b aselin e)   f air l y   ac r o s s   f ea tu r es,  o f f er in g   co n s is ten attr ib u tio n s   th at  s u m   to   th p r ed ictio n   d if f er en ce   an d   s ca lin g   ef f icien tl y   f o r   tr ee   m o d els  v ia  T r ee SH A P ,   th o u g h   it  d ep en d s   o n   t h c h o s en   b ac k g r o u n d   d ata  a n d   ca n   b co m p u tatio n a ll y   h ea v ier .   SH A P   co n s id er s   al l p o s s ib le  co m b i n atio n s   o f   f ea t u r es a n d   allo ca te s   cr ed it in   m a n n er   t h at  is   f air   a n d   m at h e m a ticall y   r ig o r o u s ,   en s u r in g   t h at  th s u m   o f   attr ib u t io n s   eq u als  t h d i f f er e n ce   b et wee n   t h p r ed ictio n   an d   th d ataset  b asel in [ 2 5 ] .   I n   s h o r t,  L I ME   is   s u itab le  f o r   f ast,  ap p r o x i m ate  lo ca l in s i g h t,  an d   SH A P   is   m o r e   s u itab le  f o r   p r in cip led ,   ad d itiv attr ib u tio n s   o f   b o th   lo ca l a n d   g lo b al  an al y s i s.     3 . 9 .     P er f o rm a nce  ev a lua t io n   m et ric s   P er f o r m a n ce   ev al u atio n   m atr i ce s   ar ess en tia f o r   ev al u ati n g   t h p er f o r m a n ce   o f   m o d el.   I n   th is   r esear ch ,   7   p er f o r m an ce   m a tr ices  s u ch   a s   ac c u r ac y   ( AC C ) ,   s en s it iv i t y   ( SE N) ,   s p ec if ic it y   ( SP E ) ,   f alse  p o s iti v e   r ate  ( FP R ) ,   f alse  n e g ati v r ate   ( FNR ) ,   F1 - Sco r e,   an d   P r ec is i o n   ar u s ed .   All  t h eq u at io n s   f r o m   ( 1 5 )   to   ( 2 1 )   ar u s ed .      = (  +   +  +  +  ) × 100%   ( 1 5 )      = (   +  ) × 100%     ( 1 6 )      = (   +  ) × 100%     ( 1 7 )     = (   +  ) × 100%   ( 1 8 )      = (   +  ) × 100%   ( 1 9 )       = (   +  ) × 100%   ( 2 0 )     1    = ( 2 ×  ×    +  ) × 100%     ( 2 1 )       4.   RE SU L T S   AND  D I SCU SS I O   T h g ath er in g   o f   i m a g d ata  w as  th f ir s s ta g in   th p r o ce s s   o f   ac h iev i n g   t h w o r k   w i th   th e   id en ti f icatio n   o f   g u a v ill n es s es.  Up o n   th en d   o f   th p ict u r co llectio n   p r o ce s s ,   th i m a g es  t h at  h a v b ee n   ac q u ir ed   ar s u b s eq u e n tl y   s ca l ed   to   r eso lu tio n   o f   3 0 0 ×3 0 0   p ix els.  I n cr ea s in g   t h co n tr as o f   th p ic t u r es t h at   ar s h o w n   in   Fig u r 2   is   ac co m p lis h ed   b y   th u s o f   th m ap p in g   o f   co lo u r   in ten s i t y .   A f ter   th en ,   th co lo u r   p ictu r es  ar d iv id ed   u p   in to   n u m b er   o f   d if f er e n clu s ter s .   T h K - m ea n s   cl u s ter in g   al g o r ith m ,   w h ich   i s   s ee n   in   F ig u r e   3 ,   is   u s ed   i n   o r d er   to   ca r r y   o u t h i s   s e g m en ta tio n .   I h a s   b ee n   s h o w n   th at   K - m ea n s   cl u s ter in g   i s   s u p er io r   to   o th er   tech n iq u es  t h at  ar u s ed   f o r   s eg m en tatio n .   I n   o r d e r   to   g et  th f ea t u r v e cto r s   th at  ar s h o w n   in   Fi g u r e   4 ,   w e x tr ac ted   t h e m   f r o m   ea c h   clu s ter .   Fo llo w i n g   th co n clu s io n   o f   t h s e g m en tatio n   p r o ce s s ,   w r etr iev ed   f ea tu r v ec to r s   f r o m   ea ch   s eg m e n ted   i m ag e.   T h ese  f ea t u r v ec to r s   w er th en   u s ed   f o r   th tr ain in g   o f   th cla s s i f ier s .   ANOV A   a n d   L A S SO  ar t h t w o   f ea t u r e - se lectio n   ap p r o ac h es  t h at  ar u s ed   o n ce   t h f ea tu r ex tr ac tio n   p r o ce s s   h as  b ee n   co m p leted .   T h ese  tech n iq u e s   ar e   u tili s ed   to   estab lis h   t h r ele v a n ce   o f   f ea t u r es  b y   tak i n g   i n to   co n s id er atio n   t h r an k   v al u es o f   t h f ea tu r e s .   Up o n   co m p letio n   o f   th f ea tu r s elec tio n ,   w d is co v er ed   th at  th r ee   ch ar ac ter is tics   ( R MS,   s m o o th n e s s ,   I DM )   h ad   v al u es   th at  ar al m o s t   id en tical   to   o n an o t h er .   A s   a   r esu lt,  w e x clu d th e s f ea t u r es   b ased   o n   th f ea tu r r an k in g   s co r in   o r d er   to   r eso lv th d u p licatio n   co n ce r n s ,   an d   w u lt i m a tel y   c h o o s th e   to p   1 0   f ea tu r es  to   co n d u ct  t h is   r esear ch .   B o th   th A N OV A   a n d   L ASSO  f ea t u r s elec tio n s   ar r ep r esen ted   b y   th eir   r esp ec tiv m u t u al  s co r e s   in   T ab les   3   an d   4 .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l         A   co mp r eh en s ive  a n a lysi s   o f fe a tu r s elec tio n   a n d   X A I   fo r   ma ch in lea r n in g     ( S u jo n   C h a n d r a   S u tr a d h a r )   581       Fig u r 2 .   C o n tr ast e n h a n ce m e n t f r o m   th o r ig in al  i m a g e           Fig u r 3 .   E n h a n ce d   i m a g s e g m en tatio n   u s i n g   K - m ea n s   cl u s ter in g           Fig u r 4 .   Sa m p le  o f   ex tr ac ted   f ea t u r es     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l ,   Vo l.  24 ,   No .   2 A p r il  20 26 5 7 4 - 587   582   T ab le  3 .   Featu r r an k i n g s   an d   s co r es f o r   A N OV A   f ea t u r s elec tio n   T ab le  4 .   Featu r r an k i n g s   an d   s co r es f o r   L ASSO  f ea t u r s elec tio n   R a n k i n g   F e a t u r e   S c o r e   R a n k i n g   F e a t u r e   S c o r e   1   H G N   0 . 1 4 7 2   6   C O R   0 . 0 8 4 6   2   C O N   0 . 1 3   7   MN   0 . 0 8 4 2   3   V A R   0 . 1 2 3 7   8   S K EN   0 . 0 8 1 4   4   S T D   0 . 1 1 5 3   9   K T S   0 . 0 7 2 9   5   EN T   0 . 0 9   10   EN G   0 . 0 7 0 8     R a n k i n g   F e a t u r e   S c o r e   R a n k i n g   F e a t u r e   S c o r e   1   S T D   1   6   S K EN   0 . 3 2 8 1   2   H G N   0 . 9 3 6 0   7   EN T   0 . 1 7 5 9   3   C O N   0 . 7 2 0 6   8   EN G   0 . 1 1 0 1   4   MN   0 . 6 5 3 2   9   C O R   0 . 0 8 8 2   5   V A R   0 . 6 4 5 0   10   K T S   0 . 0 1         T h p er f o r m a n ce   o f   s i x   clas s i f ier s   h as  b ee n   ca lc u lated   u s i n g   t h co n f u s io n   m atr i x .   Ta b le  5   p r o v id es   th p er f o r m a n ce   m etr ic s   f o r   s i x   class if ier s   w it h   1 0   f ea tu r es.  Fro m   T ab le   5 ,   it  ca n   b claim ed   th at  th h i g h est   ac cu r ac y   is   8 0 . 1 9 %,  w h ic h   is   o b tain ed   b y   th SVM   class i f ier .   On   th o th er   h a n d ,   th lo w est  ac c u r ac y   is   7 2 . 6 4 %   ac h iev ed   b y   th A d aB o o s t   class if ier .   I is   clai m ed   f r o m   m an y   r e s ea r ch   ar ticles  th a an   o d d   n u m b er   o f   f ea t u r s elec tio n   w o r k s   w el i n   p r ed ictio n .   A ls o ,   f r o m   th c o r r elatio n   h ea t m ap   s h o w n   i n   Fig u r 5 ( a) ,   w h ich   ap p lies   th ANOV tech n iq u e,   an d   Fig u r 5 ( b ) ,   w h ic h   a p p lies   th L ASS O   tec h n iq u e,   to g et h er   w it h   t h e   L I ME   an d   SH A P   f ea t u r ex tr ac tio n   tech n iq u s h o w n   in   Fi g u r 6 ( a)   an d   ( b )   w s elec th to p   s ev en   ( 7 )   an d   n in e   ( 9 )   f ea t u r es.  I n   ad d itio n ,   t h to p   s e v en   an d   n i n f ea tu r e s   th at  w er g ai n ed   v ia  t h u s o f   A N OV A   f ea t u r s elec t io n   a p p r o ac h es  ar u tili z ed   to   tr ain   an d   test   th class i f ier   th at  is   s h o w n   in   T ab le  6 .   I ca n   b s ee n   f r o m   T ab le   6   th at  th RF   cla s s i f ier   ac h iev e s   t h m ax i m u m   ac cu r ac y   o f   8 7 . 7 4 f o r   th to p   s ev en   c h ar ac ter is t ics   u n d er   co n s id er atio n .   On   t h o th er   s id e,   th DT   cl ass if ier   ac h iev e s   t h lo w est  ac c u r ac y ,   wh ich   is   7 2 . 6 4 %.  A t   s o m p o in in   ti m e,   th ass e s s m en m etr ics  f o r   o th er   class i f i er s   w ill  b s u f f icie n tl y   ac c u r a te  to   c o n s tit u te  th e   o u tco m o f   t h to p   f ea t u r s e t .   An o th er   f ea t u r s et   is   a ls o   m an ip u lated   b y   ap p l y i n g   L A S S f ea t u r s elec tio n   tech n iq u es.  T ab le  7   d ep icts   th o v er all  ev alu at io n   m e tr ics  f o r   s ix   class i f ier s .   Fro m   T ab le   7 ,   it  is   clai m ed   th at   m o s o f   th cla s s i f ier s   ac c u r ac y   is   w e ll  en o u g h   co m p ar ed   to   th A NOV A   f ea t u r s elec ted   s et.   T h h ig h est   ac cu r ac y   is   f o u n d   f o r   th A d aB o o s t   class if ier ,   w h ic h   is   8 8 . 6 8 %.  W h er ea s   th lo w est  ac cu r ac y   is   7 3 . 5 8 %,   th at   o b tain ed   b y   KN N.   C o m p ar ed   to   th e   f ea tu r s et   o u tco m e s ,   it  is   s aid   t h at  t h b est  p er f o r m a n ce   i s   ac h ie v ed   b y   th e   A d aB o o s t   class i f ier   b y   u til izi n g   t h to p   7   f ea tu r s ets  o b tain ed   b y   L A S SO  f ea t u r tech n iq u es.  T h g r ea test   ar ea   u n d er   th cu r v ( A UC )   v alu f o r   th A NO V A   w as  0 . 9 3   f o r   A d aB o o s t   an d   R F,  w h i ch   w as  s u f f ic ien t   a m o u n t.  A d d itio n all y ,   t h LR SVM ,   an d   KNN   clas s i f ier s   wer ea b le   to   r ea ch   th g r ea test   r esu lt s ,   w h ich   w er e   0 . 8 6 ,   0 . 8 5 ,   an d   0 . 8 1   r esp ec tiv el y .   L a s b u n o lea s t,  th lo w e s A UC   v al u th at  ca n   b r ea ch ed   u s i n g   DT   is   0 . 7 3   f o r   all  o f   t h m o d el s   t h at  ar ap p lied .   I n   th L ASSO  a lg o r ith m ,   t h lo g i s tic  A d aB o o s t   class i f ier   w a s   ab le   to   o b tain   th e   h i g h li g h ted   A UC   v al u o f   0 . 9 3 ,   w h ich   is   i n d ica tiv o f   it s   h ig h   le v el  o f   d is cr i m i n ati n g .   n u m b er   o f   o th er   cla s s i f ier s ,   i n cl u d in g   R F,   LR SVM ,   a n d   KNN ,   al s o   p er f o r m ed   w ell,   w it h   AUC  v alu es  o f   0 . 9 2 ,   0 . 8 6 ,   0 . 8 5 ,   an d   0 . 8 1   r esp ec tiv el y .   Am o n g   all  o f   th m o d els  th at  wer ev alu at ed ,   th DT   h ad   th lo w es A U C   v al u e,   w h ic h   w as 0 . 7 5 .       T ab le  5 .   P er f o r m a n ce   m etr ic s   o f   d if f er en t a l g o r ith m s   u s in g   1 0   f ea tu r es   A l g o r i t h m   A C C   ( %)   S EN   ( %)   S P ( %)   F P R   ( %)   F N R   ( %)   F1 - sco r e   ( %)   P r e c i si o n   ( %)   LR   7 8 . 3 0   9 0 . 3 8   6 6 . 6 7   3 3 . 3 3   9 . 6 2   8 0 . 3 4   7 2 . 3 1   K N N   7 4 . 53   8 0 . 7 7   6 8 . 5 2   3 1 . 4 8   1 9 . 2 3   7 5 . 6 7   7 1 . 1 9   DT   7 5 . 4 7   7 5 . 0 0   7 5 . 9 3   2 4 . 0 7   2 5 . 0 0   7 5 . 0 0   7 5 . 0 0   A d a B o o st   7 2 . 6 4   9 2 . 3 1   5 3 . 7 0   4 6 . 3 0   7 . 6 9   7 6 . 8 0   6 5 . 7 5   RF   7 9 . 2 5   8 8 . 4 6   7 0 . 3 7   2 9 . 6 3   1 1 . 5 4   8 0 . 7 4   7 4 . 1 9   S V M   8 0 . 1 9   9 6 . 1 5   6 4 . 8 1   3 5 . 1 9   3 . 8 5   8 2 . 6 0   7 2 . 5 0           ( a)   ( b )     Fig u r 5 .   C o r r elatio n   h ea t m ap   u s i n g :   ( a)   A NOV A   an d   ( b )   L ASSO   tec h n iq u es   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l         A   co mp r eh en s ive  a n a lysi s   o f fe a tu r s elec tio n   a n d   X A I   fo r   ma ch in lea r n in g     ( S u jo n   C h a n d r a   S u tr a d h a r )   583       ( a)   ( b )     Fig u r 6 .   Mo d el  ex p lain ab ilit y   v is u alize d   u s in g :   ( a)   L I ME   a n d   ( b )   SHA P   tech n iq u e s       T ab le  6 .   Pe r f o r m an c e   m et r i cs   f o r   d i f f e r en t   al g o r i th m s   u s in g   7   a n d   9   f e a tu r es   w ith   A NO VA   s e l e c t i o n   te ch n i q u e   F e a t u r e   n u m b e r   A l g o r i t h m   A C C   ( %)   S EN   ( %)   S P ( %)   F P R   ( %)   F N R   ( %)   F1 - sco r e   ( %)   P r e c i si o n   ( %)   7   F e a t u r e s   LR   7 6 . 4 2   8 0 . 9 5   6 9 . 7 6   3 0 . 2 3   1 9 . 0 5   8 0 . 3 1   7 9 . 6 9   K N N   7 3 . 5 8   7 6 . 1 9   6 9 . 7 7   3 0 . 2 3   2 3 . 8 1   7 4 . 4 2   7 8 . 6 9   DT   8 4 . 1 3   8 4 . 1 3   7 6 . 4 4   2 3 . 5 6   1 5 . 8 7   8 4 . 1 3   8 4 . 1 3   A d a B o o st   8 5 . 8 5   9 5 . 2 4   7 2 . 0 9   2 7 . 9 1   4 . 7 6   8 8 . 0 0   8 2 . 7 6   RF   8 7 . 7 4   9 5 . 2 4   7 9 . 0 7   2 0 . 9 3   4 . 7 6   9 1 . 6 7   8 8 . 4 6   S V M   8 0 . 1 9   8 7 . 3 0   7 2 . 0 9   2 7 . 9 1   1 2 . 6 9   8 5 . 9 0   8 5 . 2 9   9   F e a t u r e s   LR   8 0 . 1 9   8 2 . 5 4   7 6 . 7 4   2 3 . 2 6   1 7 . 4 6   8 1 . 8 2   8 1 . 8 2   K N N   7 3 . 5 8   7 6 . 1 9   6 9 . 7 7   3 0 . 2 3   2 3 . 8 1   7 4 . 4 2   7 8 . 6 9   DT   7 2 . 6 4   7 6 . 1 9   6 7 . 4 4   3 2 . 5 6   2 3 . 8 1   7 1 . 7 0   7 7 . 4 2   A d a B o o st   8 5 . 8 5   8 8 . 8 9   8 1 . 3 9   1 8 . 6 1   1 1 . 1 1   8 8 . 8 9   8 8 . 8 9   RF   8 3 . 0 2   8 8 . 5 7   7 7 . 9 1   2 2 . 0 9   1 4 . 2 8   8 5 . 7 1   8 5 . 7 1   S V M   8 0 . 1 9   8 7 . 3 0   6 9 . 7 7   3 0 . 2 3   1 2 . 6 7   8 0 . 8 7   8 0 . 8 8       T ab le  7 .   P er f o r m a n ce   m etr ic s   f o r   d if f er e n t a l g o r ith m s   u s i n g   7   an d   9   f ea tu r es   w it h   L A S SO  s elec tio n   tec h n iq u e   F e a t u r e   n u m b e r   A l g o r i t h m   A C C   ( %)   S EN   ( %)   S P ( %)   F P R   ( %)   F N R   ( %)   F1 - sco r e   ( %)   P r e c i si o n   ( %)   7   F e a t u r e s   LR   8 1 . 1 3   8 4 . 1 3   7 6 . 7 4   2 3 . 2 6   1 5 . 8 7   8 4 . 1 3   8 4 . 1 3   K N N   7 3 . 5 8   7 6 . 1 9   6 9 . 7 7   3 0 . 2 3   2 3 . 8 1   7 7 . 4 2   7 8 . 6 9   DT   7 5 . 4 7   79 . 3 7   6 9 . 7 7   3 0 . 3 4   2 0 . 6 3   7 9 . 3 7   7 9 . 3 7   A d a B o o st   8 8 . 6 8   9 2 . 0 6   8 3 . 7 2   1 6 . 2 8   7 . 9 3   9 0 . 6 3   8 9 . 2 3   RF   8 3 . 0 2   8 5 . 7 1   7 9 . 0 7   2 0 . 9 3   1 4 . 2 9   8 5 . 7 1   8 5 . 7 1   S V M   8 0 . 1 9   8 7 . 3 0   6 9 . 7 7   3 0 . 2 3   1 2 . 6 9   8 3 . 9 7   8 0 . 8 9   9   F e a t u r e s   LR   7 9 . 2 5   8 2 . 5 4   7 4 . 4 2   2 5 . 5 8   1 7 . 4 6   8 2 . 5 4   8 2 . 5 4   K N N   7 3 . 5 8   7 6 . 1 9   6 9 . 7 7   3 0 . 2 3   2 3 . 8 1   7 7 . 4 2   7 8 . 6 9   DT   7 5 . 4 7   7 7 . 7 7   7 2 . 0 9   2 7 . 9 1   2 2 . 2 2   7 9 . 0 3   8 0 . 3 3   A d a B o o st   8 5 . 8 5   8 8 . 8 9   8 1 . 3 9   1 8 . 6 0   1 1 . 1 1   8 7 . 5 0   8 7 . 5 0   RF   8 4 . 9 1   8 7 . 3 0   8 1 . 4 0   1 8 . 6 0   1 2 . 7 0   8 7 . 3 0   8 7 . 3 0   S V M   8 0 . 1 9   8 7 . 3 0   6 9 . 7 7   3 0 . 2 3   1 2 . 7 0   8 3 . 9 7   8 0 . 8 8       T h r ec eiv er   o p er atin g   ch ar a cter is tic  ( R O C )   cu r v il lu s tr a tes  th m o s s i g n i f ican p o r tio n   o f   th e   m o d el  i n   ter m s   o f   i ts   p er f o r m an ce .   W h en   t h R OC   c u r v is   ev al u ated ,   it  is   d eter m in ed   th at  th L ASSO   f ea t u r s elec tio n   p er f o r m s   b etter   th an   t h ANOV A   f ea tu r s elec tio n .   T h o v er all  d etai l s   ar p r esen ted   in   Fig u r e s   7   an d   8 .             Fig u r 7 .   R OC   c u r v f o r   m o d el  p er f o r m a n ce   v is u aliza tio n   u s in g   ANOV A   f ea t u r s et   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.