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Diffusion-based synthetic Petri dish images generation for CFU detection model training - 17/09/26

Doi : 10.1016/j.irbm.2026.100964 
Victorien Quevit a, b, c, e, Jean-Louis Dillenseger a, , Jean-Marc Laferté b, Alain-Jérôme Fougères b, Hayet Djelal d, Emmanuel Jalenques c, Javad Alirezaie e
a Univ Rennes, Inserm, LTSI - UMR 1099, Rennes, 35042, France 
b ECAM Louis de Broglie, 2 Ctr. Antoine de Saint-Exupéry, Bruz, 35170, France 
c Interscience, 30 Chem. du Bois des Arpents, Saint-Nom-la-Bretèche, 78860, France 
d UniLaSalle, ECLORE ULR 7519, Campus de Ker Lann, Bruz, 35170, France 
e ECBE, Toronto Metropolitan University, 350 Victoria St., Toronto, Ontario, Canada 

Corresponding author.
Sous presse. Manuscrit accepté. Disponible en ligne depuis le Thursday 17 September 2026

Abstract

Objectives

Counting colony-forming units (CFUs) in Petri dishes is an essential task in the food, cosmetic and pharmaceutical industries. Because automating it with a detection model requires hundreds, if not thousands, of labelled images that are often unavailable in analysis-laboratory workflows, a training-free pipeline is proposed that turns a single labelled image into a fully labelled synthetic dataset, balancing realism and diversity.

Material and methods

Starting from a single labelled Petri dish plate, the pipeline uses pretrained diffusion models with IP-Adapter and ControlNet to remove its colonies and obtain an empty dish, generate varied empty dishes and colonies, and compose new labelled plates. The generated images are evaluated both for their realism against real plates and for their ability to train a YOLOv8-s detector, measured on the public AGAR dataset.

Results

A detector trained on generated images achieves a mAP@0.5 of 0.882, approaching 0.985 with 350 real annotated plates and outperforming the Pawlowski-inspired baseline (0.775) and the single plate alone (0.616).

Conclusion

From a single labelled image and with no training nor additional fine-tuning, the generated synthetic data trains CFU detectors approaching full-supervision performance.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Graphical abstract




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Highlights

A CFU detector is trained from a single annotated Petri-dish image.
Pretrained diffusion, IP-Adapter and ControlNet, with no model training.
Synthetic data reaches 90% of full-supervision mAP on AGAR S. aureus.
Diversity matters more than realism for synthetic detector training.
Synthetic pretraining strongly improves one- and few-shot detection.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Deep Learning, Diffusion, colony-forming unit, Petri dish


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