一种烟叶烘烤过程淀粉和水分含量的预测方法和装置与流程

本发明属于烟叶生产，具体涉及一种烟叶烘烤过程淀粉和水分含量的预测方法和装置。

背景技术：

1、新鲜烟叶从大田采收后，需要给予一定的时间和温湿度条件，使其完成脱水干燥、颜色变黄和致香物质转化过程。

2、其中，烟叶淀粉和水分含量是指示烘烤进程的两类重要指标，淀粉在烟叶烘烤过程中大量降解，由鲜烟叶的30％～40％下降至烘烤结束的5％左右，由淀粉降解转化而来的葡萄糖、果糖等水溶性糖与烟叶感官品质密切相关，因此，烘烤过程淀粉降解转化充分是保证其吸食品质的基础；烘烤过程烟叶水分含量由鲜烟叶的75％左右下降至10％以下，不同烘烤阶段烟叶脱水干燥的时机与其商品率和内在品质密切相关，若烘烤过程中烟叶在未充分变黄的情况下过早脱水，易造成烟叶烤青、商品率下降，若烟叶过晚的脱水干燥，易造成烟叶挂灰、蒸片等各类杂色产生，因此，烘烤过程烟叶水分含量监控也尤为重要。

3、然而，目前判断烘烤过程烟叶水分含量多以“凋萎”、“勾尖”和“卷筒”等相对模糊的形态学指标，造成准确判断烘烤过程烟叶含水率变化从而对烘烤工艺参数科学调优成为难题。烘烤过程烟叶表面颜色的变化实质上是内在复杂的生理生化反应的综合呈现，烘烤过程中通过颜色指标估测烟叶淀粉和含水率研究有一定研究。

4、申请公布号为cn114088661a的中国发明专利申请公开了一种基于迁移学习和近红外光谱的烟叶烘烤过程化学成分在线预测方法，通过获取烟叶烘烤过程中的烟叶光谱以及烟叶的化学成分值，将所述烟叶光谱和烟叶烘烤化学成分构建预测模型，利用迁移成分分析方法以及最小二乘算法训练构建的预测模型，利用训练后的预测模型对烟叶烘烤过程进行在线预测并评价预测结果，以预测烟叶烘烤过程中的关键化学成分的变化趋势。该方法构建预测模型的过程较为繁琐，计算量大，虽然能提高预测精度，但提高有限，且采用近红外光谱识别烟叶光谱，以根据识别的烟叶光谱进行预测，使预测成本高，导致无法大面积推广应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种烟叶烘烤过程淀粉和水分含量的预测方法和装置，用以解决现有技术采用近红外光谱和迁移学习对烟叶淀粉含量和水分含量进行预测，导致预测成本高，无法大面积推广的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种烟叶烘烤过程淀粉含量的预测方法，测量待预测烟叶的颜色特征指标数据，颜色特征指标包括亮度值、红度值和黄度值；将待预测烟叶的颜色特征指标数据输入训练好的淀粉含量预测模型中，得到待预测烟叶的预测的淀粉含量。

3、进一步地，烟叶颜色特征指标还包括根据红度值和黄度值计算得到的色泽比、色相角和饱和度。

4、进一步地，通过测色仪测量得到烟叶的颜色特征指标数据。

5、进一步地，淀粉含量预测模型采用梯度提升决策树算法建立。

6、进一步地，从烟叶不同的部位测量烟叶的颜色特征指标中的各指标数据，再根据测得的不同部位的各指标数据计算该被测烟叶整体的颜色特征指标数据，其中烟叶的不同部位包括叶尖、叶中和叶基。

7、其有益效果为：为解决现有技术采用迁移学习对烟叶淀粉含量进行预测，导致精度低且计算繁琐的问题，本发明通过检测烘烤过程烟叶的亮度值、红度值和黄度值，并将检测结果输入训练好的淀粉含量的预测模型中，实现烟叶淀粉含量的低成本准确预测，本发明为转用发明，实现烟叶淀粉含量的低成本准确预测，且能提高预测精度，可为烘烤过程烟叶状态的智能化监测提供方法依据，有效应用于烟叶烘烤过程品质的监测。

8、为解决上述技术问题，本发明还提供了一种烟叶烘烤过程淀粉含量的预测装置，包括存储器和处理器，处理器用于执行存储在存储器中的计算机程序指令以实现上述介绍的一种烟叶烘烤过程淀粉含量的预测方法。

9、其有益效果为：该装置保证了一种烟叶烘烤过程淀粉含量的预测方法的有效可靠执行。

10、为解决上述技术问题，本发明还提供了一种烟叶烘烤过程水分含量的预测方法，其特征在于，测量待预测烟叶的颜色特征指标数据，颜色特征指标数据包括亮度值、红度值和黄度值；再将待预测烟叶的颜色特征指标数据输入训练好的水分含量预测模型中，得到待预测烟叶中预测的水分含量。

11、进一步地，烟叶颜色特征指标数据还包括根据红度值和黄度值计算得到的色泽比、色相角和饱和度。

12、进一步地，通过测色仪测量得到烟叶的颜色特征指标数据。

13、进一步地，水分含量预测模型采用梯度提升决策树算法建立。

14、进一步地，从烟叶不同的部位测量烟叶的颜色特征指标中的各指标数据，再根据测得的不同部位的各指标数据计算该被测烟叶整体的颜色特征指标数据，其中烟叶的不同部位包括叶尖、叶中和叶基。

15、其有益效果为：为解决现有技术采用迁移学习对烟叶水分含量进行预测，导致精度低且计算繁琐的问题，本发明通过检测烘烤过程烟叶的亮度值、红度值和黄度值，并将检测结果输入训练好的水分含量的预测模型，实现烟叶水分含量的低成本准确预测，本发明为转用发明，实现烟叶水分含量的低成本准确预测，且能提高预测精度，可为烘烤过程烟叶状态的智能化监测提供方法依据，有效应用于烟叶烘烤过程品质的监测。

16、为解决上述技术问题，本发明还提供了一种烟叶烘烤过程水分含量的预测装置，包括存储器和处理器，处理器用于执行存储在存储器中的计算机程序指令以实现上述介绍的一种烟叶烘烤过程水分含量的预测方法。

17、其有益效果为：该装置保证了一种烟叶烘烤过程水分含量的预测方法的有效可靠执行。

技术特征：

1.一种烟叶烘烤过程淀粉含量的预测方法，其特征在于，测量待预测烟叶的颜色特征指标数据，颜色特征指标包括亮度值、红度值和黄度值；将待预测烟叶的颜色特征指标数据输入训练好的淀粉含量预测模型中，得到待预测烟叶的预测的淀粉含量。

2.根据权利要求1所述的烟叶烘烤过程淀粉含量的预测方法，其特征在于，烟叶颜色特征指标还包括根据红度值和黄度值计算得到的色泽比、色相角和饱和度。

3.根据权利要求1所述的烟叶烘烤过程淀粉含量的预测方法，其特征在于，通过测色仪测量得到烟叶的颜色特征指标数据。

4.根据权利要求1-3任一项所述的烟叶烘烤过程淀粉含量的预测方法，其特征在于，淀粉含量预测模型采用梯度提升决策树算法建立。

5.根据权利要求3所述的烟叶烘烤过程淀粉含量的预测方法，其特征在于，从烟叶不同的部位测量烟叶的颜色特征指标中的各指标数据，再根据测得的不同部位的各指标数据计算该被测烟叶整体的颜色特征指标数据，其中烟叶的不同部位包括叶尖、叶中和叶基。

6.一种烟叶烘烤过程淀粉含量的预测装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述处理器用于执行存储在存储器中的计算机程序指令以实现如权利要求1-5任一项所述的烟叶烘烤过程淀粉含量的预测方法。

7.一种烟叶烘烤过程水分含量的预测方法，其特征在于，测量待预测烟叶的颜色特征指标数据，颜色特征指标数据包括亮度值、红度值和黄度值；再将待预测烟叶的颜色特征指标数据输入训练好的水分含量预测模型中，得到待预测烟叶中预测的水分含量。

8.根据权利要求7所述的烟叶烘烤过程水分含量的预测方法，其特征在于，烟叶颜色特征指标数据还包括根据红度值和黄度值计算得到的色泽比、色相角和饱和度。

9.根据权利要求7所述的烟叶烘烤过程水分含量的预测方法，其特征在于，通过测色仪测量得到烟叶的颜色特征指标数据。

10.根据权利要求7-9任一项所述的烟叶烘烤过程水分含量的预测方法，其特征在于，水分含量预测模型采用梯度提升决策树算法建立。

11.根据权利要求7所述的烟叶烘烤过程水分含量的预测方法，其特征在于，从烟叶不同的部位测量烟叶的颜色特征指标中的各指标数据，再根据测得的不同部位的各指标数据计算该被测烟叶整体的颜色特征指标数据，其中烟叶的不同部位包括叶尖、叶中和叶基。

12.一种烟叶烘烤过程水分含量的预测装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述处理器用于执行存储在存储器中的计算机程序指令以实现如权利要求7-11任一项所述的烟叶烘烤过程水分含量的预测方法。

技术总结
本发明属于烟叶生产技术领域，具体涉及一种烟叶烘烤过程淀粉和水分含量的预测方法和装置。为解决现有技术采用近红外光谱和迁移学习对烟叶淀粉含量和水分含量进行预测，导致预测成本高，无法大面积推广的问题，本发明通过检测烘烤过程烟叶的亮度值、红度值和黄度值，并将检测结果输入训练好的淀粉含量的预测模型中，实现烟叶淀粉含量的低成本准确预测，本发明为转用发明，实现烟叶淀粉含量的低成本准确预测，且能提高预测精度，可为烘烤过程烟叶状态的智能化监测提供方法依据，有效应用于烟叶烘烤过程品质的监测。

技术研发人员：过伟民,张恒,张艳玲,徐嫱,王爱国,陈祖销
受保护的技术使用者：中国烟草总公司郑州烟草研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27