JOURNAL OF LIGHT INDUSTRY

CN 41-1437/TS  ISSN 2096-1553

基于高光谱成像的烟丝掺配比例检测研究

杨天卓 何晋 吴恋恋 戴永生 易斌 李华杰 张二强 堵劲松

杨天卓, 何晋, 吴恋恋, 等. 基于高光谱成像的烟丝掺配比例检测研究[J]. 轻工学报.
引用本文: 杨天卓, 何晋, 吴恋恋, 等. 基于高光谱成像的烟丝掺配比例检测研究[J]. 轻工学报.
YANG Tianzhuo, HE Jing, WU Lianlian, et al. Research on detection of tobacco blend ratio based on hyperspectral imaging[J]. Journal of Light Industry.
Citation: YANG Tianzhuo, HE Jing, WU Lianlian, et al. Research on detection of tobacco blend ratio based on hyperspectral imaging[J]. Journal of Light Industry.

基于高光谱成像的烟丝掺配比例检测研究

    作者简介: 杨天卓(1999—),男,湖南省长沙市人,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:526369602@qq. com;
    通讯作者: 张二强,erqiang_zhang@163. com
  • 基金项目: 云南中烟科技项目(2492030301010085-3)
    云南大观实验室课题项目(YNDG202301QT10)
    中国烟草总公司重点研发项目(中烟办[2022]111 号)

  • 中图分类号: TS45

Research on detection of tobacco blend ratio based on hyperspectral imaging

    Corresponding author: ZHANG Erqiang, erqiang_zhang@163. com
  • Received Date: 2024-10-12
    Accepted Date: 2024-11-11
    Available Online: 2025-04-30

    CLC number: TS45

  • 摘要: 针对目前卷烟生产线缺乏快速检测烟丝掺配比例方法的问题,利用高光谱成像技术和机器学习方法,采集不同掺配比例的混合烟丝光谱数据,探讨单一及组合预处理方法对模型构建效果的影响。采用偏最小二乘回归(PLSR)和支持向量机回归(SVR)建立回归模型,并利用最小角回归(LARS)、连续投影算法(SPA)、竞争性自适应重采样(CARS)及遗传算法(GA)进行特征波段选择,建立简化模型。结果表明:不同预处理方法的单一或组合使用均会影响回归模型的精度,其中小波变换与SG滤波联用(Wave+SG)方法相比原始数据将平均绝对百分比误差(MAPE)降低了1.2%;基于Wave+SG-GA-PLSR建立的回归模型表现最佳,其在两组分掺配中的训练集和测试集MAPE分别为1.415%和1.531%;基于两组分掺配建立的方法同样适用于多组分掺配,在三组分和四组分的预测集中,MAPE均低于8.3615%。高光谱成像技术结合机器学习方法能够较为准确地预测混合烟丝中各组分的掺配比例,可为烟丝掺配均匀性的在线监测及卷烟生产过程的质量控制提供参考。
    1. [1]

      张建栋杨忠泮吴恋恋徐大勇朱萍张雯晶堵劲松 . 基于高光谱成像及机器学习的烟叶糖料液施加量判别模型. 轻工学报, doi: 10.12187/2024.05.010

    2. [2]

      吴晓东刘畅李俊胡良志贺凌晨袁海霞李强黄锦标 . 基于高光谱检测的烟丝加香均匀性表征方法. 轻工学报, doi: 10.12187/2024.05.011

    3. [3]

      卢晓波徐海朱俊召张宇谭健高冠男胡军华林龙 . 基于机器视觉的加热卷烟烟支端部质量检测系统设计. 轻工学报,

    4. [4]

      卢晓波徐海朱俊召张宇谭健高冠男胡军华林龙 . 基于机器视觉的加热卷烟烟支端部质量检测系统设计. 轻工学报, doi: 10.12187/2024.06.012

    5. [5]

      钟昕怡陈紫麟骆勇汪高玮王周利赵子丹李鸣雷 . 香菇-大球盖菇复合饼干研制及其品质特性分析. 轻工学报, doi: 10.12187/2024.06.004

    6. [6]

      许克静刘语煊张展吕晶晶梁淼李瑞丽张峻松陈小龙 . 辊压法全烟梗再造烟叶的制备工艺优化及结构与性能分析. 轻工学报, doi: 10.12187/2025.01.008

    7. [7]

      吴启贤陈子杰崔要强伍锦鸣赵谋明任胜超冯云子 . 不同产地烟叶碱提香料卷烟加香效果及化学成分差异分析. 轻工学报, doi: 10.12187/2025.01.012

    8. [8]

      杨鹏飞吴薇孙海峰刘龑章尚紫博薛晶晶许志杰宋梦坤 . GC-MS结合多元统计分析研究两种工艺提取的脐橙挥发性成分差异. 轻工学报,

    9. [9]

      胡新楠朱成凯胡中泽纪执立金伟平郭城沈汪洋 . 复配比对明胶-羟丙基甲基纤维素双水相体系微观结构和流变特性的影响. 轻工学报, doi: 10.12187/2025.01.002

    10. [10]

      史清照范武任瑞冰柴国璧张文龙张启东张建勋李河霖 . 基于膜分离及柱色谱技术的烟草提取物精加工产品的制备. 轻工学报,

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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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杨天卓, 何晋, 吴恋恋, 等. 基于高光谱成像的烟丝掺配比例检测研究[J]. 轻工学报.
引用本文: 杨天卓, 何晋, 吴恋恋, 等. 基于高光谱成像的烟丝掺配比例检测研究[J]. 轻工学报.
YANG Tianzhuo, HE Jing, WU Lianlian, et al. Research on detection of tobacco blend ratio based on hyperspectral imaging[J]. Journal of Light Industry.
Citation: YANG Tianzhuo, HE Jing, WU Lianlian, et al. Research on detection of tobacco blend ratio based on hyperspectral imaging[J]. Journal of Light Industry.

基于高光谱成像的烟丝掺配比例检测研究

    作者简介:杨天卓(1999—),男,湖南省长沙市人,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:526369602@qq. com
    通讯作者: 张二强, erqiang_zhang@163. com
  • 1 中国烟草总公司郑州烟草研究院,河南 郑州 450001;
  • 2. 上海烟草集团有限责任公司 技术中心,上海 200082;
  • 3. 甘肃烟草工业有限责任公司 技术研发中心,甘肃 兰州 730050;
  • 4. 云南中烟工业有限责任公司,云南 昆明 675000;
  • 5. 福建中烟工业有限责任公司,福建 厦门 361021;
  • 6. 陕西中烟工业有限责任公司 技术中心,陕西 宝鸡 721013
基金项目:  云南中烟科技项目(2492030301010085-3)云南大观实验室课题项目(YNDG202301QT10)中国烟草总公司重点研发项目(中烟办[2022]111 号)

摘要: 针对目前卷烟生产线缺乏快速检测烟丝掺配比例方法的问题,利用高光谱成像技术和机器学习方法,采集不同掺配比例的混合烟丝光谱数据,探讨单一及组合预处理方法对模型构建效果的影响。采用偏最小二乘回归(PLSR)和支持向量机回归(SVR)建立回归模型,并利用最小角回归(LARS)、连续投影算法(SPA)、竞争性自适应重采样(CARS)及遗传算法(GA)进行特征波段选择,建立简化模型。结果表明:不同预处理方法的单一或组合使用均会影响回归模型的精度,其中小波变换与SG滤波联用(Wave+SG)方法相比原始数据将平均绝对百分比误差(MAPE)降低了1.2%;基于Wave+SG-GA-PLSR建立的回归模型表现最佳,其在两组分掺配中的训练集和测试集MAPE分别为1.415%和1.531%;基于两组分掺配建立的方法同样适用于多组分掺配,在三组分和四组分的预测集中,MAPE均低于8.3615%。高光谱成像技术结合机器学习方法能够较为准确地预测混合烟丝中各组分的掺配比例,可为烟丝掺配均匀性的在线监测及卷烟生产过程的质量控制提供参考。

English Abstract

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