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原文传递一种基于近红外光谱的烟叶以及卷烟叶组配方的替代方法

专利名称：	一种基于近红外光谱的烟叶以及卷烟叶组配方的替代方法
摘要：	本发明的目的在于提供一种基于近红外光谱的烟叶以及卷烟叶组配方的替代方法，通过一种局部校正的光谱预处理方法及集成的光谱相似度算法，排除了光谱中的基线、散射等干扰因素，实现从光谱相似到烟叶相似的转化，实现辅助卷烟叶组配方维护过程中的烟叶替代的方法，减少配方维护人员的评吸量，同时也避免了感官评吸过程的主观性和不稳定性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	浙江中烟工业有限责任公司
发明人：	李石头;廖付;吴继忠;王辉;徐清泉;毕一鸣;李永生;张立立;帖金鑫;郝贤伟;何文苗;田雨农;赵振杰
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910249223.4
公开号：	CN109975238A
代理机构：	杭州丰禾专利事务所有限公司
代理人：	王静
分类号：	G01N21/359(2014.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	310008 浙江省杭州市中山南路77号
主权项：	1.一种基于近红外光谱相似度的烟叶替代方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1)采集片烟样品的红外光谱数据：按照产区、部位等级、年份分布状况选取烟叶样本，采集上述烟叶样本的近红外光谱；步骤2)光谱预处理：采用一阶导数结合局部校正LSNV(Localized Standard Normal Variation)模型对步骤1)得到的近红外光谱进行预处理，其中所述的局部校正模型可以表示为：其中xj代表第j个波段的吸光度值，aj代表第j个波段的吸光度值的平均值，bj代表第j个波段的吸光度值的标准偏差，j＝1,2……k；步骤3)构建光谱相似度模型：光谱相关映射Spectral correlation measure(SCM) 光谱相关映射以相关系数的形式计算两条光谱的相似度：其中n为光谱变量数,xi,yi表示两条光谱对应的第i波数的吸光度值，表示两条光谱吸光度值的平均值,i＝1,2,3……n；欧几里得距离Euclidean distance measure(EDM) 其中n为光谱变量数,xi,yi表示两条光谱对应的第i波数的吸光度值，i＝1,2,3……n 光谱信息散度Spectral information divergence(SID) 首先，计算每个点的信息熵，然后使用以下公式测量光谱向量的相似性： SID(X,Y)＝D(X\|\|Y)+D(Y\|\|X) 其中n为光谱变量数(即光谱长度),xi,yi表示两条光谱对应的第i波数的吸光度值，i＝1,2,3……n；采用涵盖上述三种度量的方式表征相似度(Spectral similarity,SS)： SS(X,Y)＝SID(X,Y)EDM(X,Y)SCM(X,Y) (5) 步骤4)筛选出可替代的相似烟叶准备若干个备选片烟，确认需要被替换的目标烟叶，通过步骤1)、2)、3)建立的光谱相似的方法计算各个备选片烟与目标烟叶的光谱相似度，按照光谱相似度从备选片烟筛选出相似烟叶。 2.根据权利要求1所述的基于近红外光谱相似度的烟叶替代方法，其特征在于：所述步骤1)中采集上述片烟样本的近红外光谱的具体过程为：按照产区、部位等级、年份分布状况选取烟叶样本，在低于50℃下烘干，使含水率达到10％～12％，磨粉，样本粉末过筛，取适量烟末放入样品杯中，自然压实后进行近红外扫描；光谱扫描范围为12000-4000cm-1,分辨率为8cm-1,扫描次数72次，对各个样本采集近红外光谱，分为同样本同一时间重复扫描、隔6个月重复扫描、12个月重复扫描得到建模样本光谱。 3.根据权利要求1所述的基于近红外光谱相似度的烟叶替代方法，其特征在于：步骤4)的具体步骤为：确定烟叶相似性阈值；备选烟叶样品及近红外光谱数据获取：按照步骤1)2)把库存中烟叶扫描近红外光谱，获取库存烟叶光谱数据，为代烟筛选做准备；根据卷烟生产计划，测算各个产品配方在用片烟模块的资源保障情况，确定需要替换的目标；根据建立的光谱相似度模型，筛选出目标片烟相似性在阈值内的的相似片烟。 4.一种辅助卷烟叶组配方维护方法，其特征在于：包括如下步骤：第一步：对于由多个片烟组成的被替代的目标叶组，针对目标叶组中的每一个目标片烟，采用权利要求1或2或3所述的方法从若干个备选片烟中筛选出用于替代目标片烟的片烟候选集，所述片烟候选集包含至少一个与目标片烟相似的相似片烟，通过以上方法获得了与目标叶组中目前片烟个数等数的片烟候选集；第二步：从各个片烟候选集中选出至少一个相似片烟，所述的至少一个相似片烟的比例与目标叶组中对应的目标烟叶比例相同，通过排列组合的方式形成多个模拟配方，通过光谱拟合方式获取多个模拟配方与目标叶组的近红外光谱数据，然后按照相似度模型计算多个模拟配方与目标叶组的相似度，选出至少一组用于替代目标叶组的相似叶组，所述的相似度模型如式(5)所示，SS(X,Y)＝SID(X,Y)EDM(X,Y)SCM(X,Y) (5) 其中，SCM以相关系数的形式计算两条光谱的相似度：其中n为光谱变量数(即光谱长度),xi,yi表示两条光谱对应的第i波数的吸光度值，表示两条光谱吸光度值的平均值,i＝1,2,3……n；其中n为光谱变量数(即光谱长度),xi,yi表示两条光谱对应的第i波数的吸光度值，i＝1,2,3……n； SID(X,Y)＝D(X\|\|Y)+D(Y\|\|X) 其中n为光谱变量数(即光谱长度),xi,yi表示两条光谱对应的第i波数的吸光度值，i＝1,2,3……n。 5.根据权利要求4所述的辅助卷烟叶组配方维护方法，其特征在于：所述的第二步中，通过光谱拟合的方式获取多个模拟配方与目标叶组的近红外光谱数据，后按照相似度模型计算多个模拟配方与目标叶组的相似度，选出至少一组用于替代目标叶组的相似叶组。 6.根据权利要求5所述的辅助卷烟叶组配方维护方法，其特征在于：所述的第二步中，选出多组用于替代目标叶组的相似叶组供专业评吸人员进行评吸以选出最佳可替代的相似叶组。 7.权利要求4所述的辅助卷烟叶组配方维护方法，其特征在于：所述的光谱拟合方法为根据单个片烟的光谱及其在叶组中的比例进行叠加。
所属类别：	发明专利