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中国烟草学报2025年第06期:基于高光谱成像技术的烟叶厚度与叶面密度无损定量表征

来源:期刊VIP网 时间:


作者:张欣怡;杨家伟;李俊营;常栋;张恒;张艳玲;杨萌萌;梁太波;

单位:郑州烟草研究院;河南省烟草公司平顶山市公司;

摘要:【目的】探索基于高光谱成像技术的烟叶厚度和叶面密度的无损、快速估测方法。【方法】以全国22个植烟省份615份初烤烟叶样品为研究对象,利用高光谱成像系统获取烟叶400~1700 nm波段的光谱反射率,综合评估7种预处理方法和4种特征波段选择方法对模型性能的影响。【结果】(1)在450~680 nm和1415~1700 nm两个波段范围内,不同厚度和叶面密度的烟叶光谱反射率曲线差异明显;(2)MSC、SNV、D1、D2等预处理可有效增强光谱反射率与烟叶厚度和叶面密度的相关性系数,建立的估测模型精度较原光谱均有所提高;(3)RFRI和SPA筛选方法更利于烟叶厚度和叶面密度的模型构建。其中,原始光谱经D1预处理后,采用SPA筛选39个特征波段构建的烟叶厚度PLSR回归模型精度最优,验证集R2为0.783,RMSE为0.018,RPD为2.147;采用RFRI筛选81个特征波段构建的叶面密度估测模型效果最佳,验证集R2、RMSE、RPD分别为0.795、8.831、2.211。【结论】运用高光谱成像技术对烟叶厚度和叶面密度进行定量表征是可行的,能够为烟叶品质无损检测和智能化分选提供技术支持。

关键词:高光谱成像技术;;烟叶厚度;;叶面密度;;光谱预处理;;特征筛选方法;;偏最小二乘回归

基金资助:中国烟草总公司重点研发项目“烟叶质量监测预警系统研究与应用”(110202202017);; 河南省烟草公司平顶山市公司科技项目“品牌导向型烟叶浓香特色彰显及质量提升技术研究与应用”(PYKJ202301)