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README_zh.md
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<div align="center">
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# S1-Omni-Image
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**面向科学图像理解、生成与编辑的统一多模态模型**
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[](LICENSE)
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[](https://github.com/ScienceOne-AI/S1-Omni-Image)
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[](https://huggingface.co/ScienceOne-AI/S1-Omni-Image)
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[](https://modelscope.cn/models/ScienceOne-AI/S1-Omni-Image)
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[](https://arxiv.org/abs/xxxx.xxxxx)
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[English](README.md) | 简体中文
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</div>
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## 📖 简介
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**S1-Omni-Image** 是中国科学院 “磐石·科学基础大模型”(ScienceOne)团队研发的面向科学场景的统一多模态模型,支持 **科学图像理解、科学图像生成与科学图像编辑**。
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模型基于科学多模态推理基座 [**S1-VL-32B**](https://modelscope.cn/models/ScienceOne-AI/S1-VL-32B),采用统一的 **Think-Before-Generate** 范式:先根据用户指令和输入图像生成面向任务的推理过程、文本回答和任务专用 token,再利用推理过程的隐状态指导后续的图像生成与编辑。模型针对科研插图生成及文字渲染需求进行了系统优化,并将科学图像分割、医学图像翻译、医学图像超分辨率等任务统一到科学图像编辑任务范式。
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S1-Omni-Image 在科研插图生成任务上显著优于主流开源模型,在多个科学图像编辑基准上达到领先水平,同时较好保持了 S1-VL-32B 的科学图像理解与推理能力。
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<div align="center">
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<img src="assets/fig-1-benchmark.png" width="100%">
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</div>
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## 📥 模型与数据集下载
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模型权重和 SciGenEdit-10K 数据集已发布至 Hugging Face 和 ModelScope,欢迎下载和使用。
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### 模型权重
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| 平台 | 地址 |
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| Hugging Face | [ScienceOne-AI/S1-Omni-Image](https://huggingface.co/ScienceOne-AI/S1-Omni-Image) |
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| ModelScope | [ScienceOne-AI/S1-Omni-Image](https://modelscope.cn/models/ScienceOne-AI/S1-Omni-Image) |
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### SciGenEdit-10K 数据集
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| Hugging Face | [ScienceOne-AI/SciGenEdit-10K](https://huggingface.co/datasets/ScienceOne-AI/SciGenEdit-10K) |
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| ModelScope | [ScienceOne-AI/SciGenEdit-10K](https://modelscope.cn/datasets/ScienceOne-AI/SciGenEdit-10K) |
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## 🎨 案例展示
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### 科学图像生成
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下图展示了 S1-Omni-Image 在科学图像生成任务中的代表性能力,包括多学科、多类型、复杂文本的科研插图生成案例。
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<div align="center">
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<img src="assets/fig-2-intro-cases-gen.png" width="100%">
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</div>
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### 科学图像编辑
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下图展示了 S1-Omni-Image 在科学图像编辑任务中的代表性能力,包括科学插图编辑、科学图像分割、医学图像翻译和医学图像超分辨率等任务案例。
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<div align="center">
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<img src="assets/fig-3-intro-cases-edit.png" width="100%">
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</div>
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## 🧠 模型架构
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S1-Omni-Image 的整体架构如下图所示。模型使用 S1-VL-32B 作为科学多模态推理基座,负责理解用户指令、输入图像和科学上下文,并生成显式推理过程、文本回答和任务专属 token。图像生成与编辑模块采用 MMDiT,并基于 Qwen-Image-Edit 的 MMDiT 权重初始化。随后,模型通过 reasoning-to-diffusion 对齐层将 S1-VL-32B 的 hidden states(隐状态)映射到 MMDiT 图像生成与编辑模块的条件空间,用于驱动最终图像生成或编辑。
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<div align="center">
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<img src="assets/fig-4-model.png" width="100%">
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</div>
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对于文本回答和图像理解任务,模型直接通过 VLM 文本分支输出回答;对于图像生成和图像编辑任务,模型分别生成 `<image_gen>` 或 `<image_edit>` 任务 token,并将自回归生成内容的 hidden states 作为扩散模型条件。该设计避免了简单地把短提示词直接输入图像模型,而是利用科学推理过程为视觉生成提供更充分的语义和结构规划。
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<div align="center">
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<img src="assets/fig-6-training-stage.png" width="100%">
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</div>
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模型训练采用三阶段策略:
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- 第一阶段:使用 SciGenEdit 全量数据对 S1-VL-32B 进行科学推理范式训练,使其学会生成面向科学图像任务的推理过程、文本回答和任务专属 token;
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- 第二阶段:基于预训练数据训练 reasoning-to-diffusion 对齐层,将 S1-VL-32B 的 hidden states 映射到图像生成模块的条件空间;
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- 第三阶段:使用 SciGenEdit 中的图像生成与编辑数据联合训练对齐层和图像生成模块,使科学推理隐状态能够稳定驱动最终图像生成与编辑。
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## 🗂️ 训练数据
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我们构建了 **SciGenEdit** 训练数据集,覆盖科学图像理解、科学图像生成与科学图像编辑三类任务,总规模��� **314K**。其中,图像生成数据面向科研插图、结构化示意图、复杂文字渲染和科学可视化等场景;图像编辑数据覆盖科学插图编辑、医学与地学图像分割、医学图像翻译和医学图像超分辨率等任务;图像理解数据主要用于保持模型的科学图像理解和 Thinking-with-Images 能力。
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为支持社区研究,我们开源了 **SciGenEdit-10K** 子集。该子集从完整训练数据中筛选构建,覆盖主要任务类型和代表性科学场景,可用于模型能力分析、指令格式参考和后续科学图像生成编辑研究。
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<div align="center">
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| 105 |
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<img src="assets/fig-5-data.png" width="100%">
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</div>
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## 🚀 快速开始
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S1-Omni-Image 提供推理服务代码和兼容 OpenAI Chat Completion 格式的 API。完整环境配置、模型加载方式、API 参数和 Python 调用示例请参考 GitHub 仓库:
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[ScienceOne-AI/S1-Omni-Image](https://github.com/ScienceOne-AI/S1-Omni-Image)
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```bash
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git clone https://github.com/ScienceOne-AI/S1-Omni-Image.git
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cd S1-Omni-Image
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| 120 |
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pip install -e ".[server]"
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```
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| 122 |
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下载模型权重后,可将完整的 `S1-Omni-Image/` 权重目录放置在本地任意路径,并启动服务:
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| 124 |
+
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| 125 |
+
```bash
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| 126 |
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s1-omni-image-serve \
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--model /path/to/S1-Omni-Image \
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| 128 |
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--host 0.0.0.0 \
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| 129 |
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--port 8000
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| 130 |
+
```
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| 131 |
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服务启动后,可访问 `http://localhost:8000/` 使用 Web 页面,或通过 `/v1/chat/completions` 接口进行科学图像理解、生成与编辑任务的统一调用。
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## ⚠️ 局限性
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尽管 S1-Omni-Image 在科学图像生成与编辑任务上进行了针对性优化,当前版本仍存在以下局限:
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| 137 |
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| 138 |
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- **复杂文字渲染**:在长文本、密集和复杂中文场景中,仍可能出现错别字或文字模糊。
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- **精细局部编辑**:复杂指令、多目标编辑和强约束局部修改仍可能出现执行不充分或区域偏移。
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- **通用图像美学**:模型重点优化科学图像任务,在开放域自然图像或创意设计任务上不一定优于通用旗舰模型。
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- **专业可靠性**:医学、科研等高风险场景中,模型输出应由专业人员复核,不应直接作为诊断、实验或决策依据。
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| 142 |
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## 📄 许可协议
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| 144 |
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本项目基于 Apache License 2.0 发布。模型使用时请同时遵守所依赖基础模型、数据和第三方组件的相关协议。
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| 146 |
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+
## 📚 引用
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| 148 |
+
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| 149 |
+
如果您在研究或应用中使用了 S1-Omni-Image,欢迎引用我们的工作:
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| 150 |
+
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| 151 |
+
```bibtex
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| 152 |
+
@article{li2026s1omniimage,
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| 153 |
+
title={S1-Omni-Image: A Unified Model for Scientific Image Understanding, Generation, and Editing},
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| 154 |
+
author={Li, Qingxiao and Wang, Zikai and Wang, Qingli and Xu, Nan},
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| 155 |
+
journal={arXiv preprint arXiv:xxxx.xxxxx},
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| 156 |
+
year={2026}
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| 157 |
+
}
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| 158 |
+
```
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