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 5 ,   No .   3 ,   J u n 2 0 2 6 ,   p p .   2709 ~ 2 7 2 2   I SS N:  2 2 5 2 - 8 9 3 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijai.v 15 .i 3 . p p 2 7 0 9 - 2 7 2 2           2709     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij a i . ia esco r e. co m   Visio nEy eNet :  a c usto mized de ep le a rning  f ra mewo r k f o r early   dia g no sis  of kerat itis and uv ei tis       So m a s hek ha B a nn ur  M a y ig o wda 1 ,   Ra g ha v endra   K o da nd a ra m a 2 ,   Su dh a m a ni M a lla ia h 3   M a njuna t h Na g a nn a 1 ,   J a m u na 4 K ira n K um a B .   S. 3   1 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g ,   V i d y a   V i k a s I n st i t u t e   o f   E n g i n e e r i n g   a n d   Te c h n o l o g y ,   M y s u r u ,   I n d i a   2 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g - A r t i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e ,   M a h a r a j a   I n st i t u t e   o f   Te c h n o l o g y ,   M y su r u ,   I n d i a   3 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   A p p l i c a t i o n s,  V i d y a   V i k a s I n st i t u t e   o f   En g i n e e r i n g   a n d   T e c h n o l o g y ,   M y su r u ,   I n d i a   4 D e p a r t me n t   o f   I n f o r mat i o n   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g ,   V i d y a   V i k a s   I n st i t u t e   o f   E n g i n e e r i n g   a n d   Te c h n o l o g y ,   M y s u r u ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Sep   1 7 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Ma r   2 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   Ap r   2 2 ,   2 0 2 6       Ke ra ti ti a n d   u v e it is  a re   in c re a sin g ly   p re v a len o c u lar  d iso rd e rs,  o f ten   li n k e d   to   d e lay e d   d e tec ti o n   a n d   l imit e d   sp e c ialist  a c c e ss ,   p a rti c u larly   in   ru ra l   h e a lt h c a re   se tt in g s.  T h e se   d ise a se c a n   lea d   to   se v e re   v isu a im p a irme n o irrev e rsib le  b li n d n e ss   if   n o t   i d e n ti fied   a a n   e a rly   sta g e .   Trad it io n a l   d iag n o stic  a p p ro a c h e a re   m a n u a l,   ti m e - c o n su m i n g ,   a n d   p ro n e   to   h u m a n   e rro r,   m a k i n g   t h e m   c h a ll e n g in g   fo lar g e - sc a le  sc re e n in g .   To   a d d re ss   th e se   li m it a ti o n s,   th is  st u d y   p re se n ts  Visio n E y e Ne t,   a   fra m e wo rk   fo r   a u t o m a ti c   c las sifica ti o n   o k e ra ti ti a n d   u v e it is.  Visi o n E y e Ne i n teg ra tes   M o b il e Ne tV2   a n d   De n se Ne t1 2 1   with in   a   fu sio n   a rc h it e c tu re ,   a lo n g   wit h   ima g e   e n h a n c e m e n m e th o d su c h   a a d a p ti v e   g a m m a   c o rre c ti o n   a n d   sp e c u lar  re flec ti o n   su p p re ss io n .   T h e   m o d e wa train e d   a n d   e v a lu a ted   o n   a   c u ra ted   d a tas e o 1 , 8 6 0   slit - lam p   ima g e (9 6 0   u v e it is   a n d   9 0 0   k e ra ti t i s)  u sin g   a   p a ti e n t - wise   sp li (7 1 . 5 %   trai n in g ,   8 . 4 %   v a li d a ti o n ,   a n d   2 0 %   tes ti n g ).   On   th e   in d e p e n d e n t   tes se t,   it   a c h ie v e d   9 8 . 0 %   a c c u ra c y   ( 9 5 %   CI:   9 7 . 1 9 8 . 8 % wi th   b a lan c e d   p e rfo rm a n c e   a c ro ss   c las se s.  In fe re n c e   a n a ly sis  sh o we d   a n   a v e ra g e   p ro c e ss in g   ti m e   o f   5 1 ±2  m p e ima g e ,   su p p o rti n g   re a l - ti m e   u se .   Th e se   re su lt in d ica te  th a Visi o n E y e Ne h a stro n g   p o ten ti a a a   c li n ica ll y   u se fu l   d e c isio n - su p p o rt  t o o l,   p a rti c u larly   in   re so u rc e - li m it e d   se tt in g s .   K ey w o r d s :   C o m p u ter - aid ed - d iag n o s is   k er atitis   Dee p   lear n in g   Go o d   h ea lth   Ocu lar   s u r f ac d is o r d er s   Uv eitis   Vis io n E y eNe t   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 :   Kir an   Ku m ar   B .   S .   Dep ar tm en t o f   C o m p u ter   A p p licatio n s ,   Vid y Vik as I n s titu te  o f   E n g in ee r in g   an d   T ec h n o l o g y   My s u r u ,   I n d ia   E m ail: k ir an k u m ar k r n 2 0 0 0 @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   Ker atitis   an d   u v eitis   ar two   clin ically   s ig n if ican an ter io r - s eg m en d is o r d e r s   th at  m ay   r esu lt  in   p er m an en v is u al  im p air m en wh en   ea r ly   th er a p eu tic  in ter v en tio n   is   d elay ed .   Star tin g   o f f ,   ty p ical  d iag n o s is   ap p r o ac h es tak to o   m u ch   tim e,   r ely   h ea v ily   o n   h u m a n   ef f o r t,  an d   d ep en d   s tr o n g ly   o n   d o cto r s   s k ill,  lead in g   f r eq u e n tly   to   late  tr ea tm en ts   a n d   u n ev en   ass ess m en ts .   B ec a u s o f   th ese  is s u es,  alo n g   wit h   to o   f ew  s p ec ialis ts   ac ce s s ib le  ac r o s s   v ar io u s   a r e as,  th er a r is es  clea r   d em a n d   f o r   f aster ,   s elf - o p er atin g   t o o ls   th at  ass is in   d iag n o s is .   L ately ,   p r o g r ess   in   ar tific ial  in tellig en ce   an d   r ec en ad v an ce d   co n v o lu tio n al  n eu r al  n etwo r k s   ( C NN)   h av s ig n if ican tly   im p r o v ed   a u to m ated   a n aly s is   o f   s lin lam p   an d   c o r n ea im a g in a r y ,   p ar ticu la r ly   f o r   lesi o n   lo ca lizatio n   an d   p ath o lo g y   d is cr im in atio n ,   m ak in g   it  p o s s ib le  to   s o r d is ea s es  q u ick ly   wh ile   m ain tain in g   co n s is ten cy   [ 1 ] ,   [ 2 ] .   Ho wev er ,   m o s ex is tin g   m o d els  f o cu s   o n   s in g le  o cu lar   p ath o lo g ies  o r   r ely   o n   c o m p u tatio n ally   h ea v y   ar ch itectu r es  t h at  lack   g en er aliza tio n   u n d er   r ea l - w o r ld   co n d itio n s   [ 3 ] Ov er d ep en d en ce   o n   id ea s lit - lam p   im ag es,   class   im b alan c e,   an d   h ig h   in f er en ce   tim f u r th er   lim it  clin ical   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 5 ,   No .   3 ,   J u n 2 0 2 6 :   2 7 0 9 - 2 7 2 2   2710   ap p licab ilit y ,   leav in g   a   r esear c h   g ap   f o r   lig h tweig h t,  ac cu r ate ,   an d   r o b u s d iag n o s tic  m o d els.  T o   a d d r ess   th ese  lim itatio n s ,   we  p r o p o s Vis io n E y eNe t,  h y b r id   d ee p   lear n in g   f r am ewo r k   th at  f u s es  Mo b ileNetV2   [ 4 ]   an d   Den s eNe t1 2 1   [ 5 ]   f o r   d u al - c lass   k er atitis   an d   u v eitis   d e tectio n .   T h e   m o d el   em p lo y s   ad ap tiv g am m a   co r r ec tio n   a n d   s p ec u la r   r ef lect io n   s u p p r ess io n   [ 6 ]   to   en h a n ce   im ag q u ality   a n d   im p r o v f e atu r ex tr ac tio n .   T h m ajo r   co n t r ib u tio n s   o f   t h is   s tu d y   in clu d e:   a   n o v el  Mo b ileNet Den s eNe f u s io n   ac h iev in g   h ig h   ac cu r ac y   with   ef f icien co m p u tatio n a   r o b u s p r e p r o ce s s in g   p ip elin en s u r i n g   co n s is ten illu m in atio n   an d   ar tifa ct - f r ee   in p u ts c o m p r e h en s iv p er f o r m a n ce   ev alu atio n   with   co n f id en ce   in ter v als  an d   in f er en ce - tim an aly s is an d   g r ad ien t - weig h t ed   class   ac tiv atio n   m ap p i n g   ( Gr ad - C AM ) b ased   in ter p r eta b ilit y   [ 7 ]   en h an cin g   clin ical  tr u s an d   tr a n s p ar en c y .   T o   t h b est  o f   o u r   k n o wle d g e,   th is   is   th f ir s h y b r i d   f u s io n   f r am ewo r k   f o r   r ea l - tim k er atitis   an d   u v eitis   class if icatio n   o p tim ized   f o r   cli n ical  d ep lo y m en t.       2.   RE L AT E WO RK   Dee p   lear n in g   ( DL )   h as  b ee n   wid ely   ap p lied   to   co r n ea d i s ea s d iag n o s is .   T h au th o r   in   [ 1 ] [ 8 ]   d em o n s tr ated   C NN - b ased   d et ec tio n   o f   f u n g al  a n d   b ac ter ia k er atitis   u s in g   co n f o ca l   an d   s lit - lam p   im ag es,  r esp ec tiv ely ,   an d   Ku o   et  a l.   [ 2 ]   co m p ar ed   m u ltip le   C NNs  o n   ex te r n al  ey e   p h o to g r ap h s ,   s h o win g   th e   b en e f its   o f   h y b r id   m o d els.  Gh o s h   et   a l.   [ 3 ]   in tr o d u ce d   Dee p Ke r atitis   f o r   b ac ter ial f u n g al   d is cr im in atio n ,   an d     Ass af   et  a l.   [ 9 ]   s u r v ey e d   co m p u ter - v is io n   ap p r o ac h es  ac r o s s   in f ec tio u s   k er atitis   s tu d ies.  L ar g e - s ca le  an d   m u lticen ter   v alid atio n s ,   s u ch   as  L et  a l.   [ 1 0 ]   s u p p o r g e n er aliza b ilit y   ac r o s s   im ag in g   d ev ices  an d   s ites .   Su b s eq u en wo r k s   tar g eted   s p ec if ic  p ath o g en s   o r   p ath o lo g ies  [ 1 1 ] [ 1 2 ]   o r   s o u g h p r o b ab ilis tic  p ath o g en   p r ed ictio n   f r o m   s lit - lam p   im a g er y   [ 1 3 ]   Z h an g   et  a l.   [ 1 4 ] ,   L i u   et  a l.   [ 1 5 ] ,   a n d   L i   et  a l.   [ 1 6 ]   e x p lo r e d   f u s io n   s tr ateg ies,  atten tio n   m e ch an is m s ,   an d   ar c h itectu r al  v ar ia n ts   to   im p r o v s en s itiv ity   an d   r o b u s tn ess .   C lin ical  an d   ep id e m io lo g ical  r ev iews     [ 1 7 ] ,   [ 1 8 ]   em p h asize  d iag n o s tic  d elay s   an d   an tim icr o b ial - r esis tan ce   ch allen g es  th at  m o tiv ate  au to m ated   s cr ee n in g .   Fo r   p r ac tical  d ep lo y m en t,  lig h tweig h b ac k b o n es  s u ch   as  Mo b ileNetV2   [ 4 ]   a n d   Den s eNe t1 2 1   [ 5 ]   ar f r eq u e n tly   ad o p ted   to   b ala n ce   s p ee d   an d   r ep r esen tatio n co m m o n l y   u s ed   p r e p r o ce s s in g   in clu d es  co n tr ast - lim ited   ad ap tiv h is to g r a m   e q u aliza tio n   ( C L AHE ) ,   co n t r a s en h an ce m en [ 6 ]   an d   Ad a m   o p tim izatio n   f o r   s tab le  tr ain in g   [ 1 9 ] .   I n ter p r e tab ilit y   m eth o d s   ( Gr ad - C AM )   ar ap p lied   to   v alid ate  m o d el  atten tio n   o n   p ath o lo g ical  r eg io n s   [ 2 0 ] ,   an d   r ec eiv er   o p er atin g   ch a r ac ter is tic  ( R O C ) / ar ea   u n d er   th e   cu r v ( AUC )   r em ain   s tan d ar d   ev alu atio n   m etr ics  [ 7 ]   Ou r   cu r ated   Kag g le  co llectio n   [ 2 1 ]   alig n s   with   r ec e n b e n ch m ar k in g   an d   m eta - a n aly s is   ef f o r ts   [ 2 2 ] s m ar tp h o n a n d   p o r tab le - im a g in g   s tu d ies  [ 2 3 ] ;   a n d   m u ltimo d al  p ip elin es  [ 2 4 ]   d em o n s tr ate   f ea s ib ilit y   f o r   f ield   d ep lo y m e n t.  T h m o s r ec en t   co m p r e h en s iv r ev iew  [ 9 ]   h ig h lig h ts   co n s is ten g ain s   in   ac cu r ac y   b u also   r ec u r r in g   lim itatio n s r elian c o n   s in g le  b ac k b o n es,  lim it ed   ex ter n al  v alid ati o n ,   an d   t r ad e - o f f s   b etwe en   ac cu r ac y   an d   in f er en ce   co s t.  T h ese  g ap s   m o tiv ate  Vis io n E y eNe t’ s   f u s io n   o f   Mo b ileNetV2   an d   Den s eNe t1 2 1   tr ain ed   o n   t h Kir an   et  a l.   d at aset  [ 2 1 ]   to   ac h iev h ig h   d iag n o s tic  p r ec is io n   with   co m p u ta tio n al  s ca lab ilit y   f o r   k er atitis   an d   u v eitis   s cr ee n in g .   Mu q it  et  a l.   [ 2 5 ]   r ep o r ted   th at  k er atitis   an d   g r a n u lo m ato u s   an ter io r   u v eitis   m ay   co ex is t in   in f lam m ato r y   o cu lar   d is o r d e r s   ass o ciate d   wit h   im m u n e - co m p le x   v ascu liti s .     Desp ite  th p r o g r ess   r ep o r te d   in   th p r io r   s tu d ies,  s ev er al   lim itatio n s   r em ain .   Ma n y   ap p r o ac h es  r ely   on  s in g le - b ac k b o n e   ar c h itectu r an d   d o   n o ex p licitly   a d d r ess   in tr a - class   s im i lar ity   b etwe en   ea r ly - s tag e   k er atitis   an d   m ild   an ter io r   u v e itis .   Ad d itio n ally ,   lim ited   em p h asis   h as  b ee n   p lace d   o n   illu m in atio n   v ar ia b ilit y   an d   cr o s s - d ev ice   g e n er atio n .   T h ese  g ap s   m o tiv ate  th d ev el o p m en o f   f u s io n - b ased   ar ch itectu r tailo r ed   f o r   r o b u s t f ea tu r ex tr ac tio n   in   an t ir o r   s eg m en p ath o lo g y .       3.   M E T H O D   Vis io n E y eNe in teg r ates  Mo b ileNetV2   [ 4 ]   an d   Den s eNe t1 2 1   [ 5 ]   t o   e x tr ac c o m p lem en ta r y   f e atu r e   r ep r esen tatio n s   f r o m   o cu lar   i m ag es.  T h f u s ed   f ea tu r es  ar e   p ass ed   th r o u g h   c o n v o lu tio n al   an d   f u lly   co n n ec ted   lay er s   to   class if y   ea ch   s am p le  as  k er atitis   o r   u v eitis ,   with   s ig m o id   ac tiv atio n   p r o d u cin g   th f in al     p r o b a b ilit y   s co r e.   T h m o d el  is   tr ain ed   u s in g   b in ar y   cr o s s - en tr o p y   l o s s   an d   o p tim ized   f o r   ef f icien m ed ical  im ag d iag n o s is .     3 . 1 .     Da t a s et   c o llect i o n   T h d ataset  was  o b tain ed   f r o m   Kag g le   an d   co n tain s   lo w - r eso lu tio n   o c u lar   im a g es  o f   k e r atitis   an d   u v eitis   ac r o s s   d iv er s p atien t   d em o g r ap h ics  [ 2 1 ] .   T h k e r atitis   s am p les  in clu d b ac ter i al,   v ir al,   a n d   f u n g al  ca s es,  wh ile  th u v eitis   s et  c o v er s   an ter io r ,   in ter m ed iate,   p o s ter io r ,   an d   p an - u v eitis   p r e s en tatio n s .   I m ag es  wer clin ically   cr o s s - v er if ied ,   r esized   to   2 2 4 ×2 2 4 ,   n o r m ali ze d ,   an d   au g m en ted   th r o u g h   f lip p in g ,   r o tatio n ,   zo o m ,   an d   b r i g h tn ess   ad ju s t m en t.  Min o r   class   im b ala n ce   was  ad d r ess ed   th r o u g h   b ala n cin g   s tr ateg ies  t o   im p r o v m o d el  r o b u s tn ess .   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       V is io n E ye N et:   a   cu s to miz ed   d ee p   lea r n in g   fr a mewo r fo r   ea r ly  …  ( S o ma s h ek h a r   B a n n u r   Ma yig o w d a )   2711   T ab le  1   d ep icts   th e   two   d if f er en class es  o f   o c u lar   d is ea s es  co n s id er ed   in   th is   s tu d y ,   n am e ly   k er atitis   an d   u v eitis ,   with   9 6 0   a n d   9 0 0   im ag es ,   r esp ec tiv ely .   T h is   ac cu m u lated   d ataset  was  u s ed   f o r   tr ain i n g   an d   ev alu atio n   o f   t h p r o p o s ed   Vi s io n E y eNe m o d el.   T h ese   d ep ict   th n o r m al  e y an d   u v eitis - in f ec ted   e y e ,   a n d   th im ag d is p lay s   th d if f er en ce   b etwe en   th ey es s h o win g   h o o n an d   an o th er   is   in f e cted   b y   th v ir u s   an d   en v ir o n m en tal  co n d itio n s .   T h e   f ea tu r es   o f   t h ese   two   it h as b e en   d is p lay ed   in   th im ag e.       T ab le  1 .   T h d if f e r en t c ateg o r i es o f   ey d is ea s es: ac cu m u lated   d ataset   C l a s s   To t a l   U v e i t i s   9 6 0   K e r a t i t i s   9 0 0       3. 2 .     Da t a   p re pro ce s s ing   3. 2 . 1 .   Ada ptiv g a mm a   co rr ec t io n   T o   im p r o v e   im ag e   v is ib ilit y   u n d er   lo w - lig h t   o r   u n e v en   illu m in atio n   c o n d itio n s ,   an   ad a p tiv g am m co r r ec tio n   tech n iq u was  ap p lied   [ 6 ] .   All  in p u im ag es  wer n o r m alize d   t o   th r a n g [ 0 ,   1 ]   p r io r   to   en h an ce m e n t.  T h c o r r ec ted   p ix el  in ten s ity   at  th lo ca tio n   ( , )   is   d ef in ed   as   ( 1 )   a n d   ( 2 ) .      ( , ) =  ( , ) ( , )   ( 1 )     ( , ) = 1 + ( , ) ( , )   ( 2 )     I n tu itiv ely ,   d ar k er   r eg io n s   ( µ ( , ) < µ )   r ec eiv g am m v alu <1 ,   lead in g   to   b r ig h ten i n g ,   wh ile   b r ig h ter   r eg io n s   ( µ ( , ) > µ )   ar en h an c ed   with   > 1 ,   p r e v en tin g   o v e r am p lific atio n .   T h is   ad ap tiv ity   en s u r es  lo ca co n tr ast  im p r o v em en wh ile   p r eser v i n g   g lo b al  im ag e   b alan ce .   Alter n ati v m eth o d as  a n   alter n ativ o r   co m p lem en tar y   ap p r o ac h ,   C L AHE   [ 6 ]   ca n   b em p lo y ed   to   im p r o v e   lo ca co n tr ast  wh ile  co n tr o llin g   n o is am p lific atio n .   I f   s p ec u la r   h i g h lig h ts   o r   o cc lu s io n s   ar r em o v e d   v ia  in p ain tin g ,   m eth o d s   s u ch   as Na v ier Sto k es - b ased   in p ai n tin g .     3. 2 . 2 Sp ec ula re f lect io n su pp re s s io n ( g la re   re m o v a l)   E y im ag es  o f ten   co n tain   b r ig h s p o ts   d u to   s p ec u lar   r ef lec tio n ,   wh ich   m ay   in ter f er with   ac cu r ate   f ea tu r ex tr ac tio n .   T o   ad d r ess   th is ,   b in ar y   m ask   ( , )   is   g en er ated   b ased   o n   an   in te n s ity   th r esh o ld   ( 3 ) .     ( , ) = { 1     ( , ) >     0          ( 3 )     W h er ( , )   is   b in ar y   m ask   i n d ica tin g   s p ec u lar   r eg io n s ( , )   is   p ix el  in ten s ity   at  ( , ) ,   an d      is   in ten s ity   th r esh o ld   f o r   g lar d etec tio n .   Pix els  id en tifie d   as  g lar ( wh e r ( , ) = 1 )   ar e   r em o v ed ,   a n d   th e   m is s in g   r eg io n s   a r r ec o n s tr u cted   u s in g   Nav ier Sto k es  in p ain tin g .   T h in p ain tin g   p r o c ess   f o llo ws  th p a r tial  d if f er en tial  ( 4 ) .         =         ( 4 )     W h er   is   im ag in ten s ity   f u n ctio n   is   i ter atio n   ( in p ain tin g   t im s tep )   is   g r ad ien o f   th i m ag e ,   an d     is   o r th o g o n al   g r a d ien t o f   th s tr ea m   f u n ctio n   .   In   ( 3 )   an d   ( 4 ) ,   e n s u r th at  s p e cu lar   r eg io n s   ar d etec ted   an d   s ea m less ly   r ec o n s tr u cted .   T h is   p r o ce s s   ef f ec tiv ely   s u p p r ess es  g lar s p o ts ,   th er eb y   p r e v en tin g   m is lead in g   f ea tu r es  d u r i n g   C NN - b ased   class if icatio n .   Ad ap tiv g a m m c o r r ec tio n   ( 1 ) ( 2 )   en h a n ce s   im ag c o n tr a s u n d er   u n e v en   lig h tin g ,   wh il s p ec u lar   r ef lectio n   s u p p r ess io n   ( 3 ) ( 4 )   r em o v es  g lar an d   r esto r es  co r n ea tex t u r e.   T o g eth er ,   t h ese  p r ep r o ce s s in g   s tep s   p r o d u c e   illu m in atio n - b alan ce d ,   a r tifa c t - f r ee   im a g es,  im p r o v in g   t h clar ity   o f   p ath o l o g ical  r eg io n s   an d   en a b lin g   Vis io n E y eNe t to   ex tr ac t r o b u s t a n d   clin ically   r eliab le  f e atu r e s .     3. 3   P re pro ce s s ing   ev a lua t io n a nd   v is ua l c o m pa riso n   Ad ap tiv e   g am m c o r r ec tio n   was  ap p lied   to   ad d r ess   illu m i n atio n   an d   in co n s is ten cies ,   f o llo wed   b y   r ef r ac tio n   s u p p r ess io n   to   r ed u ce   g lar wh ile  p r eser v in g   co r n ea d etails.   T h ese  p r ep r o ce s s in g   s tep s   en h an ce d   co n tr ast  d is tr ib u tio n   a n d   im p r o v ed   class if icatio n   ac cu r ac y   f r o m   9 5 . 8 to   9 8 . 0 %.   T h v is u al  d if f er e n ce s   af ter   th s tag es a r p r esen ted   in   Fig u r e   1 w h er Fig u r e   1 ( a)   s h o w s   th k er atitis   an d   Fig u r ( b )   s h o ws th u v eitis .   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 5 ,   No .   3 ,   J u n 2 0 2 6 :   2 7 0 9 - 2 7 2 2   2712       ( a)   ( b )     Fig u r e   1 .   Vis u al  co m p ar is o n   o f   p r ep r o ce s s in g   s tag es f o r   o cu l ar   im ag es   of   ( a)   k e r atitis   an d   ( b )   u v eitis       3. 4   Da t a s et   s pli t t ing   T h d ataset  in clu d e d   1 , 8 6 0   s lit - lam p   im ag es  co n s is tin g   o f   9 6 0   u v eitis   an d   9 , 0 0 0   k er atitis   ca s es.   T o   en s u r b alan cin g   lea r n in g ,   s tr atif ied   p ar titi o n in g   was  ap p lie d   d u r in g   d ataset  d iv is io n .   Ap p r o x im ately   7 1 . 5 %   o f   s am p les  wer c o llected   f o r   tr ain in g ,   wh ile  s ep ar ate  v alid atio n   an d   in d ep en d en t   test   s et  wer r eser v ed   f o r   p er f o r m an ce   ass ess m en t.  I m p o r tan tly ,   p ar titi o n in g   was  p er f o r m e d   at  th p atien lev el   to   p r e v en im ag e   o v er lap   a n d   in f o r m atio n   leak a g e .     3. 5   P r o po s ed  s y s t em   T h p r o p o s ed   ar ch itectu r d e p icts   th o v er all  f lo o f   th e   wo r k ,   as   s h o wn   in   Fig u r 2 .   Fig u r e   ill u s tr at es  t h Vis i o n E y e Net   m o d el ,   w h i ch   i n te g r at es  f e atu r es  f r o m   M o b ile Net V2   a n d   De n s eNe t 1 2 1   to   im p r o v th class if icatio n   o f   k er atitis   an d   u v eitis .   I n p u im ag es  u n d er g o   p r e p r o ce s s in g   a n d   ar th en   p ass ed   th r o u g h   b o t h   n etwo r k s ,   af te r   wh ich   th eir   f ea tu r es  ar co m b in ed .   T h f u s ed   f ea tu r es  ar p r o ce s s ed   f o r   f i n al  class if icatio n ,   r esu ltin g   in   h ig h   ac cu r ac y   with   m in im al  in f e r en ce   tim e.   illu s tr ates  th p r o p o s ed   f r am ewo r k ,   wh ich   o u tlin es  th tr ain in g   an d   test in g   p r o ce s s   o f   th m o d el.   T h ap p r o ac h   em p h asize s   th f u s io n   o f   two   ar ch itectu r es,  Mo b ileNetV2   [ 4 ]   an d   Den s eNe t1 2 1   [ 5 ]   to   cla s s if y   ey d is ea s es.  T h in teg r ated   m o d el,   r ef e r r ed   to   as  Vis io n E y eNe t,  is   d esig n ed   to   ac h iev s u p er io r   class if icatio n   p er f o r m an ce .   Fin all y ,   th class if icatio n   o u tp u d eter m in es  wh eth e r   th ey co n d itio n   is   k er atitis   o r   u v eitis ,   en s u r in g   im p r o v ed   ac cu r ac y   a n d   r e d u ce d   in f er en ce   tim c o m p ar e d   to   in d iv id u al  m o d els.           Fig u r e   2 .   Ar c h itectu r d iag r a m   o f   th p r o p o s ed   m o d el       3. 6 .     T ra ini ng   s cheduli ng   T r ain in g   was p er f o r m e d   in   tw o   p h ases :   i)   Featu r ex tr ac tio n   p h ase:  all  co n v o l u tio n al  lay er s   o f   Mo b il eNe tV2   an d   Den s eNe t1 2 1   b a ck b o n es  wer e   f r o ze n   f o r   t h f ir s t 1 0   e p o ch s .   On ly   th f u lly - co n n ec ted   lay er s   wer tr ain ed .   ii)   Fin e - tu n in g   p h ase:  all  lay er s   wer u n f r o ze n ,   a n d   th m o d e was  tr ain ed   en d - to - en d   f o r   t h r em ain in g   ep o ch s   u s in g   r ed u ce d   lear n i n g   r ate.   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       V is io n E ye N et:   a   cu s to miz ed   d ee p   lea r n in g   fr a mewo r fo r   ea r ly  …  ( S o ma s h ek h a r   B a n n u r   Ma yig o w d a )   2713   T h Ad am   o p tim izer   ( lear n in g   r ate  1 e− 4 ,   weig h d ec ay   1 e −5 )   was  u s ed   with   s tep   lear n in g   r ate  s ch e d u ler   ( f ac to r   0 . 1 ,   a n d   p atien ce   1 0   ep o ch s ) .   T o   ad d r ess   m ild   cla s s   im b alan ce ,   weig h ted   cr o s s - en tr o p y   lo s s   was   em p lo y ed   with   weig h ts   in v er s ely   p r o p o r tio n al  to   class   f r eq u en cy .     3. 7 .     Vis io nE y eNe t   a rc hite ct ure   Fig u r 3   s h o ws  th Mo b ileN etV2   an d   Den s eNe t1 2 1 .   Feat u r es  f r o m   b o th   n etwo r k s   ar f u s ed ,   th en   p ass ed   th r o u g h   f u lly   c o n n e cted   lay er   an d   s o f tm ax   cla s s if ier .   I n teg r atio n   o f   d ee p - lear n in g   m o d els  b y   eq u atio n s ,   t h in p u t im ag e     is   r ep r esen ted   as   ( 5 ) .      224 × 224 × 3   ( 5 )     W h er in   ( 5 )   2 2 4 ×2 2 4   d en o t es  th s p atial  r eso lu tio n ,   an d   3   co r r esp o n d s   to   t h R GB   ch an n els.  Mo b ileNet  ex tr ac ts   lig h tweig h t y et  d is cr i m in ativ f ea tu r es f r o m   th e   in p u t im ag e   ( 6 )   to   ( 9 ) .     ( ) =                ( 6 )     ( ) =             121   ( 7 )      ( ) = ( ) ( )   ( 8 )     =   (  ( ) )   ( 9 )     Similar ly ,   Den s eNe t1 2 1   ca p t u r es  d en s h ier a r ch ical  f ea tu r es   ( 7 ) .   T h f ea tu r r ep r esen tatio n s   ar th en   f u s ed   to   co m b in co m p l em en tar y   in f o r m atio n ,   wh er   d en o tes  th co n ca ten atio n   o r   f u s io n   o p er ati o n   ( 8 ) .   Fin ally ,   t h f u s ed   f ea tu r es   ar p ass ed   th r o u g h   a   s o f tm ax   lay er   to   o b tain   th class if icatio n   o u tp u t   ( 9 ) .           Fig u r e   3 .   Ar c h itectu r o f   Vis io n E y eNe t f o r   k e r atitis   an d   u v e itis   clas s if icatio n       3. 8 .   F e a t ure  f us io n a nd   po o lin g   T o   m er g th lea r n ed   r ep r ese n tatio n s   f r o m   b o t h   C NN  b ac k b o n es,  we  a p p ly   g lo b al  a v er a g p o o lin g   ( GAP)   to   th f ea tu r e   m ap s   ( 1 0 ) T h p o o led   v ec to r s   ar e   co n c aten ated   to   f o r m   th e   f u s ed   r ep r esen tatio n wh er e     an d     ar th f ea tu r d im en s io n s   o f   Mo b ileNet  an d   De n s eNe t1 2 1   af ter   p o o lin g   ( 1 1 ) .   T h is   f u s io n   en r ich es  th in p u to   t h class i f icatio n   h ea d   with   b o th   lig h tw eig h an d   d ee p   h ier ar c h ical  f e atu r es.  E ac h   d en s e   lay er   was  f o llo wed   b y   R eL ac tiv atio n   an d   Dr o p o u t   lay er   ( =0 . 5 )   to   r ed u ce   o v er f itti n g .   L et  ( )   d en o te  th p r o p o s ed   Vis io n E y eNe t m o d el  p ar am ete r ized   b y   weig h ts   θ .   T h f in al  p r ed ictio n   is   g iv en   as ( 1 2 ) .     = ( ( ) ) , = ( ( ) )     ( 1 0 )     = [ , ] +     ( 1 1 )     ̂ =     ( ( ) )     ( 1 2 )     W h er ̂ 2   r ep r esen ts   th p r ed icte d   p r o b ab ilit ies f o r   k e r atitis   an d   u v eitis .     3. 9 .   Cla s s if ica t io h ea d   Fo llo win g   Alg o r ith m   1 ,   t h f u s ed   f ea tu r es  ar p ass ed   th r o u g h   two   f u lly   co n n ec ted   la y er s   with   R eL ac tiv atio n   an d   Dr o p o u r eg u lar izatio n   ( 1 3 )   an d   ( 1 4 ) .     1 =  ( 1 + 1 ) , ̀ 1   ( 1 , 0 . 6 )     ( 1 3 )   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 5 ,   No .   3 ,   J u n 2 0 2 6 :   2 7 0 9 - 2 7 2 2   2714   2 =  ( 2 ̀ + 2 )   , ̀ 2    ( 2 , 0 . 2 )     ( 1 4 )     Fin ally ,   th o u tp u t la y er   a p p li es a   s o f tm a x   ac tiv atio n   ( 1 5 ) .     ̂ =   ( 3 ̀ 2 + 3 )   ( 1 5 )     W h er ̂ 2   g iv es  th p r o b ab ilit y   d is tr ib u tio n   o v er   th two   cla s s es  ( k er atiti s   an d   u v eitis ) .   T h m o d el  is   tr ain ed   b y   m in im izin g   th ca te g o r ical  cr o s s - en tr o p y   l o s s   ( 1 6 ) .     = 1 , 2 = 1  ( ̂ , ) = 1     ( 1 6 )     W h er ,   is   th tr u lab el  an d   ̂ ,   is   th p r ed icted   p r o b ab ilit y   f o r   c lass   .     Alg o r ith m   1 .   T r ain in g   a lg o r ith m   f o r   Vis io n E y eNe a nd  m at h em atica l f o r m u latio n   o f   o u tp u t   I n p u t:  p r ep r o ce s s ed   in p u t im a g  224 × 224 × 3   Ou tp u t:  p r ed icted   class   lab el  ( k er atitis   o r   u v eitis )   1:   L o ad   Mo b ileNetV2   a n d   Den s eNe t1 2 1   with o u t t o p   lay er s   2:   Fre ez all  co n v o lu tio n al  lay er s   in   b o th   n etwo r k s   3:   E x tr ac t f ea tu r es:  ( ) ( )   4:   Ap p ly   GAP:  ( ) ( )   5:   C o n ca ten ate  p o o led   f ea tu r es:  [ ]   6:   C o m p u te  1  ( 1 + 1 )   7:   Ap p ly   d r o p o u t:  ̀ 1  ( 1 , 0 . 5 )   8:   C o m p u te  2  ( 2 ̀ 1 + 2 )   9:   Ap p ly   d r o p o u t:  ̀ 2  ( 2 , 0 . 3 )   10:   C o m p u te  o u tp u t:  ̂   ( 3 ̀ 2 + 3 )   11:   R etu r n   p r ed icted   class :       ( ̂ ) .     T h o p tim izatio n   o b jectiv is   d ef in ed   as   ( 1 7 )   a n d   ( 1 8 ) .     =  \ ( ( ) + | | | | 2 )     ( 1 7 )     × 224 × 224 × 3 , { 0 , 1 }     ( 1 8 )     W h er λ   i s   th r eg u lar izatio n   p ar am eter   an d   2   is   th L 2 ( 1 7 )   r eg u lar izatio n   ter m   to   p r e v en o v er f itti n g .   L et   th d ataset  b e   r ep r esen ted   as:  wh er   is   th s et  o f   n   i n p u t   im ag es ,   an d     co n tain s   th c o r r esp o n d in g   b in a r y   lab els ( 0 k er atitis ,   1 u v eitis )   ( 1 8 ) .     3. 10 .     L o s s   f un ct io n a nd   o pti m iza t io n   T h m o d el  is   tr ain e d   u s in g   t h e   ca teg o r ical  cr o s s - en tr o p y   l o s s   in   ( 1 9 ) .     θ = 1 , 2 = 1 l og ( ̂ , ) = 1     ( 1 9 )     T o   av o id   o v e r f itti n g ,   L 2   r eg u lar izatio n   is   ad d ed   ( 2 0 ) .     =  \ ( ( ) + | | 2 )     ( 2 0 )     3 . 1 1 .     M o del f us io n j us t if ica t io n ( inte g ra t ed  wit h prio lite ra t ure)   R ec en s tu d ies  in   o cu lar   im ag in g   h a v h ig h lig h ted   th s tr o n g   p e r f o r m an ce   o f   Mo b ile NetV2   an d   Den s eNe t1 2 1   f o r   d etec tin g   a n ter io r   s eg m en d is o r d er s   s u ch   as  k er atitis   an d   u v eitis .   W o r k s   b y   Ku o   et  a l.   [ 2 ] Gh o s h   et  a l.   [ 3 ] ,   an d   L i   et  a l.   [ 1 6 ]   d em o n s tr ated   th at   lig h t weig h C NNs  lik Mo b ileNet V2   d eliv er   r eliab le   ac cu r ac y   o n   s lit - lam p   d atasets   wh ile  r em ain in g   s u itab le  f o r   r ea l - tim u s e.   L ik ewise,   Den s eNe t1 2 1   h as  b ee n   wid ely   ad o p ted   in   m ed ical  im ag in g   [ 1 0 ] ,   [ 1 1 ] ,   [ 1 4 ]   b ec a u s its   d en s c o n n ec tio n s   en h an c f ea tu r e   r e u s an d   ca p tu r s u b tle  p at h o lo g ical  te x tu r es.  T h eo r etica r atio n ale:  Mo b ileNetV2   ca p tu r es  f in s p atial  d etails  th r o u g h   d ep th wis s ep ar ab le  c o n v o lu t io n s   [ 4 ] ,   wh er ea s   Den s eNe t1 2 1   en s u r es  g lo b al   f ea tu r e   co n tin u ity   an d   s tab le  g r ad ien ts   [ 5 ] .   T h eir   f u s io n   co m b in es  lo ca lized   d etail  an d   b r o ad er   s tr u ctu r al  cu es,  im p r o v i n g   f ea tu r d iv e r s ity   with o u h ea v y   co m p u tatio n al   co s t.  E x p er im e n tal  ev id en ce Vis io n E y eNe ac h iev ed   9 8 . 0 ac cu r ac y   a n d     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       V is io n E ye N et:   a   cu s to miz ed   d ee p   lea r n in g   fr a mewo r fo r   ea r ly  …  ( S o ma s h ek h a r   B a n n u r   Ma yig o w d a )   2715   0 . 9 9   AUROC ,   s u r p ass in g   b o t h   s in g le  b ac k b o n es  an d   alter n ativ p air in g s .   T h ese  f i n d in g s   ar co n s is ten with     On g   et  a l.   [ 2 2 ]   a n d   So leim a n et  a l.   [ 2 3 ] ,   c o n f ir m i n g   th e   ef f icien cy   o f   f ea tu r e - lig h m o d els.  Gr ad - C AM   r esu lts   [ 2 0 ]   f u r th e r   v alid ate d   th at  Vis io n E y eNe f o cu s es  o n   clin ically   r elev an r eg io n s ,   r ein f o r cin g   in ter p r etab ilit y   [ 9 ] ,   [ 2 2 ] .     3. 12 .   T ra ini ng   pro t o c o l a nd   hy perpa ra m et er s   T h m o d el  tr ai n in g   was  p er f o r m ed   u s in g   th e   Ad am   o p t im izer   with   an   in itial  lear n in g   r ate   o f   1 × 10 4   an d   weig h d ec ay   o f   1 × 10 5   [ 2 0 ] .   s tep   lear n in g - r ate  s ch ed u ler   was   ap p lied ,   r ed u cin g   th e   r ate  b y   f ac to r   o f   0 . 1   af ter   1 0   co n s ec u tiv ep o c h s   with o u im p r o v em e n t.  T h b atch   s ize  was  s e to   3 2 ,   an d   th m o d el  was  tr ain e d   f o r   m ax im u m   o f   1 0 0   e p o ch s   wit h   ea r ly   s to p p in g   ( p atien ce   = 1 5   ep o c h s )   b ased   o n   v alid atio n   lo s s .       4.   E XP E R I M E N T   AND  E VA L UATI O N   T o   s tab ilize  co n v er g en ce ,   t h e   Mo b ileNetV2   an d   Den s eNe t 1 2 1   b a ck b o n es  wer in itially   f r o ze n   f o r   th f ir s 1 0   ep o c h s ,   allo win g   o n ly   t h f u lly   co n n ec ted   la y er s   to   b e   tr ain ed .   Af ter war d s ,   all  lay er s   wer e   u n f r o z en   an d   f in e - tu n ed   en d - to - en d .   All  ex p er im en ts   wer co n d u cte d   o n   a n   NVI DI T esla  V1 0 0   GPU  with   3 2   GB   m em o r y ,   r u n n in g   Py T o r ch   2 . 0 .   T r ai n in g   ea ch   f o ld   r eq u ir ed   ap p r o x im atel y   2 . 5   h o u r s .   Fo r   r ep r o d u cib ilit y ,   r a n d o m   s ee d s   wer f ix ed   at  4 2   ac r o s s   Nu m Py   an d   Py T o r ch   li b r ar ies.     4 . 1 .     P er f o r m a nce  m e t rics   T o   co m p r e h en s iv ely   ev alu ate   th p r o p o s ed   Vis io n E y eNe f r am ewo r k ,   we  r ep o r b o th   o v er all  an d   p er - class   m etr ics.  I n   ad d itio n   t o   ac cu r ac y ,   th f o llo win g   e v alu atio n   m ea s u r es we r u s ed   in   ( 2 1 )   a n d   ( 2 2 ) .       =  /  +  ,    (    ) =  /  +     ( 2 1)       =   +  , 1  =       2 ×  ×   /  +      ( 2 2 )     Her e,   T P,  T N,   FP ,   an d   FN  r ep r esen t r u p o s itiv es,  tr u n eg ativ es,  f alse  p o s itiv es,  an d   f alse  n eg ativ es,  r esp ec tiv ely .   R OC   cu r v es  an d   th c o r r esp o n d in g   AUC  wer g en er ated   f o r   ea ch   class .   Sin ce   th e   d ataset  co n tain s   class   im b alan ce   ac r o s s   k e r atitis   s u b ty p es,  p r ec is io n r ec all  ( PR )   c u r v es  w er also   in cl u d ed   to   b etter   ass ess   m o d el  b eh av io r   in   m in o r ity   class es.   Fu r th er m o r e,   9 5 co n f id e n ce   in ter v als  ( 9 5 C I )   f o r   ac cu r ac y ,   F1 - s co r e ,   an d   AUC  wer esti m ated   u s in g   1 , 0 0 0   b o o ts tr ap   r esam p les  o f   th test   s et.   T h is   p r o ce d u r e   p r o v id es a n   esti m ate  o f   s tatis ti ca l u n ce r tain ty   a n d   r e d u ce s   th r is k   o f   o v er f itti n g   claim s .     4. 2 .     Cro s s - v a lid a t io n str a t eg y   to tal  o f   f i v v alid atio n   cy c les  wer ap p lie d ,   allo ca tin g   8 0 o f   s am p les  to   m o d el  d e v elo p m en t   wh ile  2 0 s u p p o r te d   ass ess m en at  e v er y   s tag e;  o u tco m es  ap p ea r   as  av er a g al o n g s id e   v ar iatio n   m ea s u r es.  Sep ar ately ,   o n e - f if th   o f   o b s er v atio n s   s tay ed   asid th r o u g h o u t,  later   u s ed   f o r   im p a r tial  o u tco m v er if icatio n .   Su ch   s tr u ctu r lim its   ex ce s s iv ad ap tatio n   to   tr ain in g   p att er n s ,   p r o m o tin g   co n s is ten cy   b ey o n d   in itial  ca s es.   Ah ea d ,   s cr u tin y   will  ex ten d   t o war d   f u r th er   o p en   e y e - r elat ed   co llectio n s ,   ex am in i n g   s ta b ilit y   ac r o s s   v ar ied   g r o u p s   th r o u g h   Vis io n E y eNe tr ials .     4. 3 .     Abla t io s t ud y   T o   ev alu ate  th co n tr ib u tio n   o f   ea ch   b ac k b o n n etwo r k ,   we  co n d u cte d   an   ab latio n   s tu d y   c o m p ar in g   th r ee   co n f ig u r atio n s Mo b il eNe tV2   o n ly ,   a   b aselin li g h tweig h m o d el.   Den s eNe t1 2 1   o n l y d ee p er   ar ch itectu r with   h ig h er   r ep r esen tatio n al   ca p ac ity .   Pro p o s ed   Vis io n E y eNe ( Mo b ileNetV2 + Den s eNe t1 2 1   f u s io n ) f ea tu r e - lev el  in teg r ati o n   o f   b o th   b ac k b o n es ,   e ac h   m o d el  was  tr ain ed   u n d er   id en tical  p r ep r o ce s s in g ,   au g m en tatio n ,   an d   h y p er p ar a m eter   s ettin g s .   Per f o r m an ce   was  co m p ar ed   in   ter m s   o f   ac c u r ac y ,   ar ea   u n d e r   th e   R OC   cu r v ( AUC),   F1 - s co r e,   an d   in f er e n ce   tim e.   I n f er en c tim was  m ea s u r ed   as  th av er ag p r ed ictio n   laten cy   p er   im ag ( b atch   s ize  =1 )   o n   th s am h ar d wa r e.   T o   ass ess   s ta tis t ical  s ig n if ican ce ,   p air e d   Mc Nem ar s   test   was  ap p lied   to   co m p ar m is class if icatio n   d is tr ib u tio n s   b etwe en   Vis io n E y eNe an d   t h e   in d iv id u al  b aselin m o d els.  Sig n if ican ce   was r ep o r ted   at  p   < 0 . 0 5 .     4. 4 .     I nfe re nce  t im e   I n f er en ce   tim was  ass ess ed   b y   c o m p u tin g   th e   av e r ag lat en cy   p er   im a g ( b atch   s ize   =1 )   u s in g   an   NVI DI T esla  V1 0 0   GPU.   Acr o s s   r ep ea ted   r u n s ,   th p r o p o s ed   Vis io n E y eNe r eq u ir ed   ap p r o x im ately     5 1 ± 2   m s   p er   im a g e ,   in d icati n g   s tab le  co m p u tatio n al   b e h a v io r ,   s p ee d   s u g g ests   th at  th e   f r am ewo r k   ca n   b in teg r ated   in to   clin ical  s ettin g s   wh er tim ely   d ec is io n   s u p p o r is   im p o r tan t,   wh ile  m ain tain in g   s tr o n g   d iag n o s tic  p er f o r m a n ce .   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 5 ,   No .   3 ,   J u n 2 0 2 6 :   2 7 0 9 - 2 7 2 2   2716   4. 5 .     E x pla ina bil it y   a nd   m o d el  inte rpre t a bil it y   Gr ad - C AM   was  em p lo y ed   to   v is u alize   th r eg io n s   co n tr ib u tin g   to   Vis io n E y eNe t’ s   p r ed ictio n .   Activ atio n   m ap s .   E m p h asized   co r n ea o p ac ities   an d   in f lam m ato r y   f ea t u r es  r ath er   th a n   b ac k g r o u n d   a r tifa cts in teg r ated   g r ad ien p r o d u ce d   s im ilar   attr ib u tio n   p atter n s   ac r o s s   s am p les,   in d icatin g   ta b le  an d   clin ically   m ea n in g f u l   m o d el  b eh av i o r .     4. 6 .     Da t a   inte g rit y   a nd   lea ka g prev ent io n   Data   a u g m en tatio n ,   in cl u d in g   f lip s ,   r o tatio n s ,   zo o m in g ,   an d   b r ig h tn ess   ad ju s tm en t ,   was  ap p lied   o n ly   to   th tr ain in g   s et.   T h v alid a tio n   an d   test   s ets  wer k ep u n ch an g e d   to   av o id   in f o r m atio n   leak ag e.   Data s et  s p litt in g   was   p er f o r m e d   at  th e   p atien lev el  to   en s u r th at   im ag es  f r o m   th s am in d iv id u al   d id   n o ap p ea r   in   m u ltip le  s u b s ets,   m ain tain in g   f air   an d   u n b iased   e v alu atio n .     4. 7 .     H y perpa ra m e t er   s ea rc h a nd   re pro du cibi lity   Key   h y p er p ar am eter s ,   in cl u d in g   lear n i n g   r ate ,   b atch   s ize ,   an d   d r o p o u t ,   wer tu n ed   u s in g     v alid atio n - b ased   g r id   s ea r ch .   R an d o m   s ee d s   ( 4 2 )   wer f ix e d   in   Py th o n ,   Nu m p y ,   an d   Py T o r ch   to   m ain tain   r ep r o d u cib ilit y   in   Py T o r c h   2 . 0   with   C UDA  1 1 . 8 .   T h im p le m en tatio n   an d   p r ep r o ce s s in g   s cr ip ts   will  b m ad e   p u b licly   av ailab le  o n   GitHu b   t o   s u p p o r tr an s p ar e n cy .     4. 8 .   St a t is t ica l sig nifica nce  t esting   Mc Nem ar s   test   was  u s ed   to   co m p ar Vis io n E y eNe with   th s tr o n g est  b aselin e   ( E f f icie n tNetB 0   to   R esNet5 0 ) .   T h p - v alu e( 0 . 0 3 2 )   in d icate s   s tatis t ically   m e an in g f u l   d i f f er en ce   in   p er f o r m an ce .   C o n f id en ce   in ter v als  ( 9 5 %)  wer e   also   esti m ated   with   ac cu r ac y   at  9 8 . 0 ± 0 . 6 an d   AUROC   at  0 . 9 9 ± 0 . 0 0 4 .   Mo s er r o r s   o cc u r r e d   b etwe en   b ac ter ial  an d   f u n g al  k er atitis   ca s es,  lik ely   d u to   s im ilar   lesi o n   b o u n d ar y   ch ar ac ter is tics .     4. 9 .     E t hica l c o ns idera t io ns   a nd   da t a   licens ing   T h d ataset  u s ed   in   th is   s tu d y   was  s o u r ce d   f r o m   th Ka g g le  r ep o s ito r y   [ 2 1 ] ,   an d   all  im ag es  ar   de - id en tifie d   an d   p u b licly   av a ilab le  u n d er   Kag g le s   ter m s   o f   u s e.   No   p er s o n ally   id en tifia b le   in f o r m atio n   was  ac ce s s ed .   T h s tu d y   ad h e r es  to   eth ical  r esear ch   p r ac tices,  en s u r in g   co m p lian ce   with   d ata  s h ar in g   an d     u s ag g u id elin es.       5.   RE SU L T   AND  DI SCUS SI O N   T h is   s ec tio n   r ep o r ts   th ex p er i m en tal  r esu lts   o f   Vis io n E y eNe an d   b en ch m ar k s   th em   ag ain s ex is tin g   d ee p   lear n i n g   m o d els  u s in g   a cc u r ac y ,   AUROC ,   in f er en ce   tim e,   an d   class - wis m etr ics.  Vis u al  an aly s es  s u ch   as lea r n in g   cu r v es a n d   c o n f u s io n   m atr ices a r in clu d ed   t o   s u p p o r t th e   ev alu atio n .     5 . 1 .     Co m pa ra t iv m o del per f o rm a nce   T ab le  2   s h o ws  th d ataset  d i s tr ib u tio n   o f   k er atitis   an d   u v eitis   im ag es  in to   tr ain in g   an d   v alid atio n   s u b s ets.  b alan ce d   r ep r esen t atio n   o f   b o th   class es  is   g u ar a n teed   b y   th e   s tr atif ied   d i v id e.   T ab le  3   s h o ws  h o w   Vis io n E y eNe p er f o r m s   in   co m p ar is o n   t o   a   n u m b er   o f   cu r r en C NN  ar ch itectu r es.  Vis i o n E y eNe p er f o r m s   b etter   o n   m u lti - class   o cu lar   d ataset  th an   m o d els  lik E f f ici en tNetV2 M,   VGG1 9 ,   an d   De n s eNe t,  wh ich   o n ly   m o d er ately   p er f o r m   o n   s lit - lam p   o r   d o m ai n - s p ec if ic  d ata s ets.   T ab le  2   s u m m ar izes  th class - wi s s p li t     (1 , 4 8 8   tr ain ,   3 7 2   v alid atio n )   en s u r in g   b alan ce d   d ata.   T a b le  3   co m p ar es  m o d el  ac cu r ac y   an d   AUROC ,   s h o win g   Vis io n E y eNe t o u t p er f o r m in g   all  b aselin es with   9 8 % a cc u r ac y .       T ab le  2 C lass - wis tr ain v alid atio n   s p lit o f   th e   d ataset   C l a s s   To t a l   i m a g e s   Tr a i n   ( 8 0 %)   V a l i d a t i o n   ( 2 0 %)   U v e i t i s   9 6 0   7 6 8   1 9 2   K e r a t i t i s   9 0 0   7 2 0   1 8 0   To t a l   1 , 8 6 0   1 , 4 8 8   3 7 2       T ab le  3 .   C o m p a r is o n   o f   ex is tin g   m o d els an d   Vis io n E y eNe t   M o d e l   D a t a s e t   A c c u r a c y   ( %)   A U R O C   Ef f i c i e n t N e t V 2 M   S l i t - l a m p   74   0 . 8 5   V G G 1 9   D e e p   k e r a t i t i s   91   0 . 9 0   Ef f i c i e n t N e t B 3   S l i t - l a m p   68   0 . 8 5   D e n seN e t   H S V   s t r o ma l   96   0 . 7 3   V i si o n E y e N e t   ( p r o p o se d )   M u l t i - c l a ss  o c u l a r   98   0 . 9 9     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       V is io n E ye N et:   a   cu s to miz ed   d ee p   lea r n in g   fr a mewo r fo r   ea r ly  …  ( S o ma s h ek h a r   B a n n u r   Ma yig o w d a )   2717   5 . 2 .   Acc ura cy   a nd   infe re nce  t im e   Fig u r e   4   co m p ar es  th ac cu r a cy   o f   Vis io n E y eNe with   p r e - ex is tin g   m o d els,  s h o win g   Vis io n E y eNe t   o u tp er f o r m in g   all  b aselin es.  Fig u r 5   p r esen ts   in f er en ce   tim an aly s is ,   h ig h lig h tin g   th at  Vis io n E y eNe t   ac h iev es  co m p etitiv s p ee d   ( 5 1   m s /im ag e)   wh ile  m ain ta in in g   th h ig h est  ac cu r ac y .   Fig u r e   4   p r esen ts   ac cu r ac y   ac r o s s   f iv ar c h itectu r es Mo b ileNetV2 Den s eNe t1 2 1 ,   VGG1 9 ,   E f f icien t NetV2 M,   an d   th e   p r o p o s ed   Vis io n E y eNe t.  M o b ileNetV2   an d   Den s eNe t1 2 1   ac h iev ed   9 6 . 5 an d   9 6 . 9 ac cu r ac y ,   o u tp er f o r m in g   VGG1 9   ( 9 1 . 0 %)  an d   E f f icien tNetV2 ( 7 3 . 5 %).   T h h y b r id   Vis io n E y eNe r ea ch ed   th e   h ig h est  ac cu r ac y   ( 9 8 %),   v alid atin g   its   co m p lem en tar y   f u s io n   d esig n .   Fig u r e   5   s h o ws  in f er en ce   s p ee d   co m p ar is o n ,   wh er e   Vis io n E y eNe ac h iev ed   5 1 ± 2   m s   p er   im ag e,   clo s t o   Mo b ileNetV2   ( 4 9   m s )   a n d   f aster   th an   Den s eNe t1 2 1   ( 5 5   m s ) ,   o f f er in g   a n   ef f ec tiv b alan ce   b et wee n   p r ec is io n   an d   ef f icien c y .           Fig u r 4 .   Mo d el  ac cu r ac y           Fig u r 5 .   I n f er e n ce   tim co m p ar is o n       5 . 3 .   Co nfusi o n m a t rix   a nd   p er - cla s s   m et rics   T h co n f u s io n   m atr ix   Fig u r e   6 ,   illu s tr ates  th class if icatio n   r esu lts   f o r   k er atitis   an d   u v eitis .   T ab le  4   p r o v id es  p r ec is io n ,   r ec all,   a n d   F1 - s co r f o r   ea c h   class ,   s h o win g   b alan ce d   an d   r eli ab le  class if icatio n   p er f o r m an ce .   T h co n f u s io n   m atr ix   in   Fig u r 5   d em o n s tr ates  th clas s if icatio n   p er f o r m a n ce   o f   th p r o p o s ed   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 5 ,   No .   3 ,   J u n 2 0 2 6 :   2 7 0 9 - 2 7 2 2   2718   m o d el  o n   th e   two   class es k er atitis   an d   u v eitis .   C o r r ec a n s wer s   lin u p   alo n g   th e   d iag o n al,   f o r m i n g   a   clea r   tr ail  th r o u g h   th c h ar t.  Fro m   th r esu lts ,   it  is   ev id en th at  th m ajo r ity   o f   th s am p les  ar class if ied   co r r ec tly ,   ac h iev in g   an   o v er all  ac cu r ac y   o f   9 8 %.  T h is   in d icate s   th at  th m o d el  is   h ig h ly   ef f ec ti v in   d is tin g u is h in g   b etwe en   k er atitis   an d   u v eitis   with   m in im al  m is class if icatio n .           Fig u r e   6 .   C o n f u s io n   m atr i x   o f   p r o p o s ed   m o d el  o n   th test   s et       T ab le  4 C lass - wis p er f o r m an ce   m etr ics o n   test   s et   C l a s s   P r e c i s i o n   R e c a l l   F1 - sc o r e   S u p p o r t   K e r a t i t i s   0 . 9 8   0 . 9 7   0 . 9 7 5   1 8 0   U v e i t i s   0 . 9 8   0 . 9 9   0 . 9 8 5   1 9 2   O v e r a l l   0 . 9 8   0 . 9 8   0 . 9 8   3 7 2       5 . 4   L ea rning   b eha v io r   Fig u r es 7   an d   8   illu s tr ate  th l o s s   an d   ac cu r ac y   p r o g r ess io n   d u r in g   tr ain i n g   an d   v alid atio n .   T h s m all  g ap   b etwe en   tr ain i n g   a n d   v alid atio n   cu r v es  in d icate s   m in im al  o v e r f itti n g ,   co n f i r m in g   Vis io n E y eNe t’ s   r o b u s tn ess .   Fig u r es  7   a n d   8   s h o th at  th m o d el  co n v er g ed   s tead ily   o v er   th e   ep o ch s ,   with   ac cu r ac y   in cr ea s in g   an d   lo s s   s tead ily   d ec r ea s in g .   Valid atio n   lo s s   clo s ely   f o llo wed   th tr ain in g   l o s s ,   d r o p p in g   f r o m   ar o u n d   1 . 2   t o   u n d er   0 . 2 ,   i n d ic atin g   co n s is ten lear n in g   with   m in im al  o v er f itti n g .   Acc u r ac y   f o r   b o th   tr ain in g   an d   ev alu atio n   im p r o v e d   f r o m   ab o u 6 0 to   o v er   9 0 %,  d em o n s tr atin g   s tr o n g   g en er ali za tio n   an d   ef f ec tiv e   f ea tu r ex tr ac tio n   s u itab le  f o r   clin ical  u s e.     5. 5 .     E f f iciency   a na l y s is   ( infe re nce  t im e)   T h av er a g p r ed ictio n   tim p er   im ag e   ( b atc h   s ize  =1 )   o n   an   NVI DI T esla  V1 0 0   GP ( 3 2 GB   R AM )   was  m ea s u r ed   to   d eter m in in f er e n ce   tim e.   E ac h   r ep o r ted   v alu r e p r esen ts   th m ea n   ±   s tan d ar d   d ev iatio n   ca lcu lated   o v e r   1 0 0   in d ep en d en r u n s .   T a b le  5   s h o ws  in f er en ce - tim co m p ar i s o n Vis io n E y eNe ( 5 1 ± 2   m s )   b alan ce s   ac cu r ac y   an d   ef f icien cy   b etwe en   Mo b ileNetV2   ( 4 9   m s )   an d   Den s eNe t1 2 1   ( 5 5   m s ) ,   s u p p o r tin g   r ea l - tim d e p lo y m en t.     5 . 6   Da t a s et   lim it a t io ns   a nd   g ener a liza bil it y   Alth o u g h   Vis io n E y eNe ac h i ev ed   h i g h   ac c u r ac y   o n   th c u r ated   Kag g le   d ataset  o f   1 , 8 6 0   s lit - lam p   im ag es  ( k er atitis   =9 0 0 ,   u v eitis   =9 6 0 ) ,   its   lim ited   s ize  an d   s in g le - s o u r ce   o r ig in   m a y   co n s tr ai n   g en er aliza b ilit y .   T h im ag es  we r ca p t u r ed   u n d er   s im ilar   illu m in ati o n ,   d ev i ce ,   an d   d e m o g r a p h ic   co n d itio n s ,   wh ich   m ay   n o t   r ep r esen th e   v a r iab ilit y   o f   r ea l - wo r ld   clin ical   d ata.   As  r es u lt,  m o d el  p e r f o r m an ce   ac r o s s   d if f e r en h o s p itals ,   im ag in g   s y s tem s ,   o r   p o p u la tio n s   r em ain s   to   b v er if ied .   T o   r ed u ce   o v er f itti n g   an d   im p r o v in te r n al   g en er aliza tio n ,   we  ap p lied   e x ten s iv d ata  au g m en tatio n   an d   f iv e - f o ld   cr o s s - v alid atio n ,   co n s is ten with   m eth o d s   u s ed   in   r ec e n o p h th a lm ic - AI   s tu d ies  [ 1 ] ,   [ 3 ] ,   [ 9 ] ,   [ 1 0 ] ,   [ 2 2 ] .   Fu tu r wo r k   will  f o cu s   o n   co n s tr u ctin g   m u lti - ce n ter ,   d e v ice - d iv er s d ataset  in co r p o r atin g   s am p les  f r o m   v ar ied   clin ical  en v ir o n m en ts .   E x te r n al   v alid atio n   will  also   b p er f o r m ed   u s in g   in d e p en d e n co h o r ts ,   s u ch   as  th o s r ep o r ted   b y   On g   et  a l.   [ 2 2 ]   an d   So leim an et  a l.   [ 2 3 ] ,   to   ass ess   r o b u s tn ess   ac r o s s   h eter o g e n e o u s   im ag in g   c o n d itio n s   an d   p a tien t p o p u latio n s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.