基于PPF投影算法和高光谱技术的卷烟牌号识别模型

作     者：朱亚昆 梅吉帆 郭文孟 苏子淇 李嘉康 徐大勇 堵劲松 李辉 ZHU Yakun;MEI Jifan;GUO Wenmeng;SU Ziqi;LI Jiakang;XU Dayong;DU Jinsong;LI Hui

作者机构：中国烟草总公司郑州烟草研究院河南郑州450001 重庆中烟工业有限责任公司技术中心重庆400000 许昌市烟草公司襄城县分公司河南许昌461700 

出 版 物：《轻工学报》 (Journal of Light Industry)

年 卷 期：2024年第39卷第4期

页      面：118-126页

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 08[工学] 081104[工学-模式识别与智能系统] 0835[工学-软件工程] 0822[工学-轻工技术与工程] 0811[工学-控制科学与工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：中国烟草总公司重点研发项目(110202202011) 

主　　题：PPF投影算法 高光谱技术 卷烟牌号识别 相似度表征 

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(1^(st)D)、二阶微分(2^(nd)D)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。