Bioinformatics·10月20日 · 周二论文智慧农业 / 农业物联网阅读 0

pxGPT: A schema-constrained multimodal LLM framework for plant phenotyping

Po‐Xing Zheng · Jheng-Yan Ou · Yu-Lin Wu 等 7 人

论文解读
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提出pxGPT框架,用多模态大模型将多视角植物图像转为结构化表型记录。

方法

结合自由文本描述、人工审核的模式生成与模式约束信息抽取,在三个芸薹属数据集上评估

发现

pxGPT与人工标注一致性0.572-0.712,接近人工间一致性,且无需逐性状训练模型。

机会点

可探索将模式引导抽取迁移至更多作物与复杂成像条件,并研究自动化模式生成以降低人工审核成本。

影响力18
信息增量22
专业深度18
信源权威14
时效性9

提出基于模式约束的多模态大模型植物表型提取框架,在近8万条标注上验证,方法新颖、数据规模可观,对智慧育种与表型自动化有参考价值。

原文摘要

摘要 深度学习能够扩展基于图像的植物表型分析,但通常针对预定义性状,而人工表型描述更为灵活却难以规模化。我们提出Phenotype eXplorer Generative Plant Traits(pxGPT),一个将多视角植物图像转换为结构化表型记录的Python框架。该工作流程结合了自由文本描述、数据集特定模式生成与人工审核,以及模式约束的信息提取。我们在三个芸薹属(Brassica)数据集上评估了提取阶段,使用了来自十名标注者的78,973条标注,这些标注者无法获取pxGPT的预测结果。对于每个数据集38-45个定性性状,pxGPT与人工标注者之间的一致性范围为0.572至0.712,而人工标注者之间的一致性为0.620至0.739。所有32,736个所需性状字段均已存在;93个值为空,未记录到定性描述符违规。对于选定的形态结构,合并假阳性率为0.5-8.0%,而在一个成熟植株数据集中,灵敏度因结构类型而异(37.5-100%)。经整理的模式在未作修改的情况下应用于两个商业模型和一个本地部署的开放权重模型,平均准确率差异不超过0.03。在所评估的芸薹属数据集中,这些结果支持在无需为每个性状单独训练模型的情况下,对可见植物性状进行模式引导的提取。人工引导的模式开发为将pxGPT扩展至其他作物和成像条件提供了途径,其准确性需在每个新设置中加以验证。可用性与实现 该软件可在https://github.com/YaoChengLab/pxgpt获取,源代码的存档版本可在Zenodo(https://doi.org/10.5281/zenodo.22931745)获取。本研究中使用的经整理模式、标注指南、表型记录和人工标注可在https://doi.org/10.5281/zenodo.22907554获取。补充信息 补充数据可在Bioinformatics在线获取。

信源(1 个)

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