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基于线性回归和SVM的烟叶质量分析及等级预测模型

作　者: 李红梅
导　师: 吴建德
学　校: 昆明理工大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 烟草烟叶质量 PCA 线性回归支持向量机烟叶分级
分类号: TS42
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 69次
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内容摘要

烟叶是卷烟工业的基础,烟叶品质的好坏对卷烟品质有着举足轻重的作用。烤烟烟叶质量主要包括烟叶外观质量、物理特性、化学成分及感官质量四大部分。烟叶的化学成分主要对烟叶质量的部分指标进行评价,烟叶感官指标主要对烟叶内在质量的优劣进行评价。由于烟叶感官质量评价主要依赖于个人经验及人的生理心理条件,加上烟草的成分比较复杂,因而难以建立指标之间确定的数学模型。计算机智能技术在烟草行业的引进可以有效的解决这类问题,在对烟叶质量进行定性定量把握的同时还能减轻人工评价的负担。目前,烟叶的质量评估和等级划分一般是根据国家分级标准来进行鉴定,而国标中对烟叶特征的描述一般是定性的,如国家标准对烟叶的外观质量仅做了定性描述,因此,烟叶等级划分过程中就存在一定的主观性和模糊性。近年来,人工智能技术在烟草行业的应用,为烟叶质量分析提供了新思路和新方法。本论文就是将计算机智能技术应用到了烟叶质量分析和等级划分中。论文具体工作如下：(1)本文简要分析了烟叶质量分析的内容及目前的主要分析方法,并对各类方法的优缺点进行了比较,以及目前烟叶质量分析领域存在的问题,为论文后面的工作做铺垫。(2)根据大范围的调查数据,对烟叶样本数据进行统计性分析及描述,通过SPSS数据统计分析平台,先利用主成分分析对数据进行去噪、降维,结合线性回归分析建立烟叶感官质量预测模型,然后用回归方程整体性检验标准来验证模型的可靠性。(3)采用烟叶化学成分指标、感官质量指标和烟叶等级作为样本数据,结合基于小样本数据处理的支持向量机算法,在MATLAB软件平台上建立支持向量机烟叶等级分类模型,并对模型的精确度和预测结果进行分析。(4)利用MATLAB GUI图形用户界面设计烟叶质量分析系统,将论文对烟叶质量的分析过程和方法通过菜单进行选择,分析结果通过界面来显示,能够更加直观的看出烟叶的质量情况,客观的对烟叶的质量和等级进行把握。论文主要研究了计算机智能技术在烟叶质量分析和等级划分中的应用,主成分分析和线性回归对烟叶指标进行分析的理论和方法,以及对支持向量机人工智能技术等关键问题做了深入研究,最终通过该研究方法和结论来更好地指导烟叶的生产与销售。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-7
目录  7-10
第一章绪论  10-20
  1.1 研究背景及意义  10-11
  1.2 烟叶质量分析及存在的问题  11-17
    1.2.1 烟叶质量分析  11-14
    1.2.2 烟叶质量分析存在的问题  14-15
    1.2.3 烟叶质量分析方法的国内外研究现状  15-17
  1.3 论文的研究内容及创新点  17-18
    1.3.1 论文研究内容  17
    1.3.2 论文创新点  17-18
  1.4 论文章节安排  18
  1.5 本章小结  18-20
第二章基于PCA和线性回归的烟叶质量分析  20-32
  2.1 主成分分析原理  20-24
    2.1.1 主成分分析基本思想  20-21
    2.1.2 PCA的数学模型  21-24
  2.2 线性回归分析  24-25
    2.2.1 一元线性回归模型  24
    2.2.2 多元线性回归模型  24-25
  2.3 烟叶质量预测模型的建立  25-28
    2.3.1 材料及数据来源  25
    2.3.2 数据统计相关性分析  25-26
    2.3.3 预测模型的建立  26-28
  2.4 模型的结果分析和可靠性检验  28-30
  2.5 本章小结  30-32
第三章基于SVM的烟叶质量等级分类模型  32-40
  3.1 支持向量机算法原理  32-34
    3.1.1 统计学习理论与支持向量机  32
    3.1.2 线性SVM  32-34
  3.2 基于SVM的烟叶质量等级分类模型  34-38
    3.2.1 实验环境及数据预处理  34-35
    3.2.2 核函数选择及参数寻优方法  35-36
    3.2.3 模型的建立及结果分析  36-38
  3.3 参数寻优方法对模型预测精度的影响  38-39
  3.4 本章小结  39-40
第四章烟叶质量分析系统设计  40-56
  4.1 图形用户界面概述  40-42
    4.1.1 GUI基本概念  40
    4.1.2 图形用户界面的分类  40-41
    4.1.3 图形用户界面构成  41-42
  4.2 MATLAB GUI设计  42-44
    4.2.1 MATLAB GUI创建  42
    4.2.2 MATLAB GUI的设计方法  42-44
  4.3 烤烟烟叶质量分析系统  44-54
    4.3.1 登陆界面  44-45
    4.3.2 系统主界面  45-46
    4.3.3 数据读取  46-48
    4.3.4 数据分析  48-50
    4.3.5 数据预处理  50
    4.3.6 烟叶质量分析模型  50-53
    4.3.7 结果保存  53-54
    4.3.8 帮助和退出  54
  4.4 本章小结  54-56
第五章结论与展望  56-58
  5.1 论文主要结论  56-57
  5.2 讨论与展望  57-58
致谢  58-60
参考文献  60-64
附录A (攻读硕士期间发表的论文)  64

基于线性回归和SVM的烟叶质量分析及等级预测模型

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