The success of agricultural artificial intelligence depends heavily on large, diverse, and high-quality plant image datasets, yet collecting such data in real field conditions is costly, labor intensive, and seasonally constrained. This paper investigates diffusion-based generative modeling to address these challenges through plant image synthesis, indoor-to-outdoor translation, and expert preference aligned fine tuning. First, a Stable Diffusion model is fine tuned on captioned indoor and outdoor plant imagery to generate realistic, text conditioned images of canola and soybean. Evaluation using Inception Score, Frechet Inception Distance, and downstream phenotype classification shows that synthetic images effectively augment training data and improve accuracy. Second, we bridge the gap between high resolution indoor datasets and limited outdoor imagery using DreamBooth-based text inversion and image guided diffusion, generating translated images that enhance weed detection and classification with YOLOv8. Finally, a preference guided fine tuning framework trains a reward model on expert scores and applies reward weighted updates to produce more stable and expert aligned outputs. Together, these components demonstrate a practical pathway toward data efficient generative pipelines for agricultural AI.


翻译:农业人工智能的成功在很大程度上依赖于大规模、多样化且高质量的植物图像数据集,然而在真实田间条件下采集此类数据成本高昂、劳动密集且受季节限制。本文研究基于扩散的生成建模方法,通过植物图像合成、室内外场景转换和专家偏好对齐微调来应对这些挑战。首先,我们在标注的室内外植物图像上对Stable Diffusion模型进行微调,以生成真实、文本可控的油菜和大豆图像。使用Inception Score、Frechet Inception Distance及下游表型分类任务的评估表明,合成图像能有效扩充训练数据并提升分类准确率。其次,我们采用基于DreamBooth的文本反演和图像引导扩散技术,弥合高分辨率室内数据集与有限室外图像之间的差距,生成的转换图像通过YOLOv8模型显著提升了杂草检测与分类性能。最后,我们提出一种偏好引导微调框架,通过专家评分训练奖励模型,并应用奖励加权更新来产生更稳定且符合专家偏好的输出。这些组件共同展示了一条实现农业人工智能数据高效生成流程的可行路径。

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