JOURNAL OF LIGHT INDUSTRY

CN 41-1437/TS  ISSN 2096-1553

基于PPF投影算法和高光谱技术的卷烟牌号识别模型

朱亚昆 ,  梅吉帆 ,  郭文孟 ,  苏子淇 ,  李嘉康 ,  徐大勇 ,  堵劲松 ,  李辉

朱亚昆, 梅吉帆, 郭文孟, 等. 基于PPF投影算法和高光谱技术的卷烟牌号识别模型[J]. 轻工学报, 2024, 39(4): 118-126. doi: 10.12187/2024.04.015
引用本文: 朱亚昆, 梅吉帆, 郭文孟, 等. 基于PPF投影算法和高光谱技术的卷烟牌号识别模型[J]. 轻工学报, 2024, 39(4): 118-126. doi: 10.12187/2024.04.015
ZHU Yakun, MEI Jifan, GUO Wenmeng, et al. Cigarette brand identification model based on PPF projection algorithm and hyperspectral technology[J]. Journal of Light Industry, 2024, 39(4): 118-126. doi: 10.12187/2024.04.015
Citation: ZHU Yakun, MEI Jifan, GUO Wenmeng, et al. Cigarette brand identification model based on PPF projection algorithm and hyperspectral technology[J]. Journal of Light Industry, 2024, 39(4): 118-126. doi: 10.12187/2024.04.015

基于PPF投影算法和高光谱技术的卷烟牌号识别模型

    作者简介: 朱亚昆(1998—),女,河南省新乡市人,中国烟草总公司郑州烟草研究院硕士研究生,主要研究方向为烟草工艺。E-mail:zhuyakun01@163.com;
  • 基金项目: 中国烟草总公司重点研发项目(110202202011)

  • 中图分类号: TS452;TP181

Cigarette brand identification model based on PPF projection algorithm and hyperspectral technology

  • Received Date: 2023-10-12
    Accepted Date: 2023-12-28
    Available Online: 2024-08-15

    CLC number: TS452;TP181

  • 摘要: 针对卷烟成分复杂、牌号识别难度大的问题,提出了一种基于PPF投影算法和高光谱技术的卷烟牌号识别模型。首先,采用PPF投影算法对原始光谱及经多元散射校正(MSC)、一阶微分(1stD)、二阶微分(2ndD)处理后的数据进行光谱相似度表征;然后,通过连续投影算法(SPA)和遗传算法(GA)进行特征波长选取,以利于后续分类性能的提升;最后,分别采用支持向量机(SVM)、极限梯度提升(XGBoost)算法建立牌号识别模型,并进行性能评价。结果表明:在高光谱技术结合PPF投影算法中,2ndD为最佳波段处理方法,能够显著增强光谱可分性;基于2ndD-SPA-SVM建立的识别模型为最佳模型,训练集、测试集的总体分类精度(OA)分别为94.58%、92.50%;不同牌号卷烟配方烟丝的叶丝和膨胀丝占比差异越大,类别之间的相似度越小,识别准确率越高。该模型可为不同牌号的卷烟提供一种新的高效快速、准确无损的分类判别方法,为高光谱技术在卷烟品牌维护、叶组配方设计等中的应用提供参考。
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  • 收稿日期:  2023-10-12
  • 修回日期:  2023-12-28
  • 刊出日期:  2024-08-15
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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朱亚昆, 梅吉帆, 郭文孟, 等. 基于PPF投影算法和高光谱技术的卷烟牌号识别模型[J]. 轻工学报, 2024, 39(4): 118-126. doi: 10.12187/2024.04.015
引用本文: 朱亚昆, 梅吉帆, 郭文孟, 等. 基于PPF投影算法和高光谱技术的卷烟牌号识别模型[J]. 轻工学报, 2024, 39(4): 118-126. doi: 10.12187/2024.04.015
ZHU Yakun, MEI Jifan, GUO Wenmeng, et al. Cigarette brand identification model based on PPF projection algorithm and hyperspectral technology[J]. Journal of Light Industry, 2024, 39(4): 118-126. doi: 10.12187/2024.04.015
Citation: ZHU Yakun, MEI Jifan, GUO Wenmeng, et al. Cigarette brand identification model based on PPF projection algorithm and hyperspectral technology[J]. Journal of Light Industry, 2024, 39(4): 118-126. doi: 10.12187/2024.04.015

基于PPF投影算法和高光谱技术的卷烟牌号识别模型

    作者简介:朱亚昆(1998—),女,河南省新乡市人,中国烟草总公司郑州烟草研究院硕士研究生,主要研究方向为烟草工艺。E-mail:zhuyakun01@163.com
  • 1. 中国烟草总公司郑州烟草研究院, 河南 郑州 450001;
  • 2. 重庆中烟工业有限责任公司 技术中心, 重庆 400000;
  • 3. 许昌市烟草公司襄城县分公司, 河南 许昌 461700
基金项目:  中国烟草总公司重点研发项目(110202202011)

摘要: 针对卷烟成分复杂、牌号识别难度大的问题,提出了一种基于PPF投影算法和高光谱技术的卷烟牌号识别模型。首先,采用PPF投影算法对原始光谱及经多元散射校正(MSC)、一阶微分(1stD)、二阶微分(2ndD)处理后的数据进行光谱相似度表征;然后,通过连续投影算法(SPA)和遗传算法(GA)进行特征波长选取,以利于后续分类性能的提升;最后,分别采用支持向量机(SVM)、极限梯度提升(XGBoost)算法建立牌号识别模型,并进行性能评价。结果表明:在高光谱技术结合PPF投影算法中,2ndD为最佳波段处理方法,能够显著增强光谱可分性;基于2ndD-SPA-SVM建立的识别模型为最佳模型,训练集、测试集的总体分类精度(OA)分别为94.58%、92.50%;不同牌号卷烟配方烟丝的叶丝和膨胀丝占比差异越大,类别之间的相似度越小,识别准确率越高。该模型可为不同牌号的卷烟提供一种新的高效快速、准确无损的分类判别方法,为高光谱技术在卷烟品牌维护、叶组配方设计等中的应用提供参考。

English Abstract

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