JOURNAL OF LIGHT INDUSTRY

CN 41-1437/TS  ISSN 2096-1553

基于RFECV-RF-Boosting的烟叶感官质量预测研究

王龙鑫 ,  冯文宁 ,  崔扶芸 ,  刘波 ,  赵晖 ,  申玉军 ,  张渤海 ,  来苗

王龙鑫, 冯文宁, 崔扶芸, 等. 基于RFECV-RF-Boosting的烟叶感官质量预测研究[J]. 轻工学报.
引用本文: 王龙鑫, 冯文宁, 崔扶芸, 等. 基于RFECV-RF-Boosting的烟叶感官质量预测研究[J]. 轻工学报.
WANG Longxin, FENG Wenning, CUI Fuyun, et al. Sensory quality prediction of tobacco leaves based on RFECV-RF-Boosting[J]. Journal of Light Industry.
Citation: WANG Longxin, FENG Wenning, CUI Fuyun, et al. Sensory quality prediction of tobacco leaves based on RFECV-RF-Boosting[J]. Journal of Light Industry.

基于RFECV-RF-Boosting的烟叶感官质量预测研究

    作者简介: 王龙鑫(2000—),男,河南省郑州市人,河南农业大学硕士研究生,主要研究方向为烟叶质量评价。E-mail:wlx17838722310@163.com;
    通讯作者: 冯文宁,fengwn@126.com
  • 基金项目: 河北中烟工业有限责任公司重点科技项目(HBZY2024A047)
    河南省自然科学基金项目(232300421257)

  • 中图分类号: TS411

Sensory quality prediction of tobacco leaves based on RFECV-RF-Boosting

    Corresponding author: FENG Wenning, fengwn@126.com
  • Received Date: 2025-07-09
    Accepted Date: 2025-09-30
    Available Online: 2026-05-09

    CLC number: TS411

  • 摘要: 【目的】解决烟叶感官质量评价中存在的主观性强、数据获取困难等问题,实现基于数字化分析对烟叶感官质量的精准定量预测。【方法】以河南、湖南、云南和贵州4个典型风格产区的264份烟叶为研究对象,开展化学成分检测与感官质量评价,经化学指标间相关性分析剔除冗余后,采用基于随机森林的交叉验证递归特征消除方法(RFECV-RF)对各感官指标筛选最优特征子集,再分别采用极端梯度提升(XGBoost)、分类梯度提升(CatBoost)和轻量级梯度提升机(LightGBM)3种经典梯度提升(Boosting)算法,经五折交叉验证优化超参数后建立9项感官指标预测模型。【结果】1)化学指标相关性分析剔除总糖、糖碱比、钾氯比和棕榈酸4项化学成分指标,保留总糖、还原糖、烟碱等25项化学成分指标用于后续建模。2) RFECV-RF特征筛选选取各感官指标对应的最佳特征组,明确总氮、还原糖、钾和烟碱是影响烟叶感官质量的关键化学成分,其交叉验证的均方根误差(RMSE)均低于全特征集模型,有效降低模型复杂度,显著提升预测精度。3)最优算法下各感官指标决定系数(R2)为0.711 3~0.894 0,RMSE为0.084 5~0.140 4,平均绝对百分比误差(MAPE)为1.06%~1.70%,均取得了良好且稳定的预测效果。【结论】本文预测模型框架可实现烟叶感官质量高精度的量化预测,为卷烟产品数字化配方设计与品质控制提供了参考。
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  • 通讯作者:  冯文宁, fengwn@126.com
  • 收稿日期:  2025-07-09
  • 修回日期:  2025-09-30
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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王龙鑫, 冯文宁, 崔扶芸, 等. 基于RFECV-RF-Boosting的烟叶感官质量预测研究[J]. 轻工学报.
引用本文: 王龙鑫, 冯文宁, 崔扶芸, 等. 基于RFECV-RF-Boosting的烟叶感官质量预测研究[J]. 轻工学报.
WANG Longxin, FENG Wenning, CUI Fuyun, et al. Sensory quality prediction of tobacco leaves based on RFECV-RF-Boosting[J]. Journal of Light Industry.
Citation: WANG Longxin, FENG Wenning, CUI Fuyun, et al. Sensory quality prediction of tobacco leaves based on RFECV-RF-Boosting[J]. Journal of Light Industry.

基于RFECV-RF-Boosting的烟叶感官质量预测研究

    作者简介:王龙鑫(2000—),男,河南省郑州市人,河南农业大学硕士研究生,主要研究方向为烟叶质量评价。E-mail:wlx17838722310@163.com
    通讯作者: 冯文宁, fengwn@126.com
  • 1. 河南农业大学 烟草学院, 河南 郑州 450002;
  • 2. 河北中烟工业有限责任公司 技术中心, 河北 石家庄 050051;
  • 3. 中国烟草总公司郑州烟草研究院, 河南 郑州 450001
基金项目:  河北中烟工业有限责任公司重点科技项目(HBZY2024A047)河南省自然科学基金项目(232300421257)

摘要: 【目的】解决烟叶感官质量评价中存在的主观性强、数据获取困难等问题,实现基于数字化分析对烟叶感官质量的精准定量预测。【方法】以河南、湖南、云南和贵州4个典型风格产区的264份烟叶为研究对象,开展化学成分检测与感官质量评价,经化学指标间相关性分析剔除冗余后,采用基于随机森林的交叉验证递归特征消除方法(RFECV-RF)对各感官指标筛选最优特征子集,再分别采用极端梯度提升(XGBoost)、分类梯度提升(CatBoost)和轻量级梯度提升机(LightGBM)3种经典梯度提升(Boosting)算法,经五折交叉验证优化超参数后建立9项感官指标预测模型。【结果】1)化学指标相关性分析剔除总糖、糖碱比、钾氯比和棕榈酸4项化学成分指标,保留总糖、还原糖、烟碱等25项化学成分指标用于后续建模。2) RFECV-RF特征筛选选取各感官指标对应的最佳特征组,明确总氮、还原糖、钾和烟碱是影响烟叶感官质量的关键化学成分,其交叉验证的均方根误差(RMSE)均低于全特征集模型,有效降低模型复杂度,显著提升预测精度。3)最优算法下各感官指标决定系数(R2)为0.711 3~0.894 0,RMSE为0.084 5~0.140 4,平均绝对百分比误差(MAPE)为1.06%~1.70%,均取得了良好且稳定的预测效果。【结论】本文预测模型框架可实现烟叶感官质量高精度的量化预测,为卷烟产品数字化配方设计与品质控制提供了参考。

English Abstract

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