[發(fā)明專利]一種基于改進遺傳算法的SVM卷煙感官質(zhì)量預測方法

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• 申請日: 2017-08-30
• 公開（公告）號: CN107392399A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設計）人: 張華成;徐慧;楊兵;鄒萬;鄒衡
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司11429
• 代理人: 石燕妮

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及煙草行業(yè)卷煙感官質(zhì)量分析預測領域，具體涉及一種基于改進遺傳算法的SVM卷煙感官質(zhì)量預測方法。

背景技術(shù)

煙草化學成分與感官質(zhì)量存在著某種對應關(guān)系，在卷煙生產(chǎn)過程中，很難針對煙草的物理化學指標與卷煙感官質(zhì)量復雜關(guān)系建立起有效的數(shù)學模型，因此在煙草及其制品新產(chǎn)品開發(fā)和產(chǎn)品維護過程中，主要通過評吸專家們?nèi)斯げ粩嗟奈鼰煟瑏韺頍煹目诟小⑾阄兜仍u價標準來進行卷煙質(zhì)量的評價。迄今為止，由于技術(shù)原因，大多數(shù)煙草行業(yè)主要還是依靠評吸專家通過感官來評估卷煙質(zhì)量的優(yōu)劣和卷煙的風格，感官評吸主要依賴的是評吸專家的評吸經(jīng)驗、個人喜好、人的生理和心理條件，本身還是一門需要靠長期積累和豐富經(jīng)驗的技術(shù)。但卷煙質(zhì)量的評估結(jié)果往往受專家們的知識結(jié)構(gòu)、經(jīng)驗、情緒、環(huán)境和個人喜好等主觀因素的影響，評估結(jié)果的可靠性難以得到保證，并且長期從事評吸工作對評吸專家的身體健康也有很大的危害，因此，很多致力于研究煙草質(zhì)量方面的學者們一直在尋找煙草化學成分與卷煙感官質(zhì)量之間的關(guān)系。

為了解評吸過程主觀性強、效率低的問題，現(xiàn)有使用機器學習的方法對卷煙感官質(zhì)量進行評價，力求從大量煙草數(shù)據(jù)中提取物理化學指標和感官質(zhì)量的映射規(guī)則，以輔助或代替煙草評吸專家完成對新產(chǎn)品的感官預測評價。現(xiàn)有技術(shù)存在以下技術(shù)問題：一是無法滿足評價指標特征值的正確選取；二是無法達到較高的準確率。

因此，提供一種能夠滿足評價指標特征值的正確選取、準確率高的卷煙感官質(zhì)量預測方法就很有必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中存在的無法滿足評價指標特征值的正確選取、準確度低的技術(shù)問題。提供一種新的基于改進遺傳算法的SVM卷煙感官質(zhì)量預測方法，該基于改進遺傳算法的SVM卷煙感官質(zhì)量預測方法具有能夠滿足評價指標特征值的正確選取、準確率高的特點。

為解決上述技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案如下：

一種基于改進遺傳算法的SVM卷煙感官質(zhì)量預測方法，所述預測方法包括：

(1)根據(jù)SVM算法，選擇核函數(shù)為徑向基核函數(shù)；

(2)采用改進遺傳算法優(yōu)化徑向基核函數(shù)參數(shù)，得到最優(yōu)參數(shù)，根據(jù)最優(yōu)參數(shù)構(gòu)建改進SVM算法模型；

(3)定義訓練數(shù)據(jù)集與測試數(shù)據(jù)集，利用改進SVM算法模型構(gòu)建預測系統(tǒng)；

(4)將至少兩種不同的評價卷煙質(zhì)量的指標值輸入預測系統(tǒng)，分別進行分類測試和組合測試，挑選最優(yōu)指標值；所述指標值包括影響卷煙感官質(zhì)量的化學成分或經(jīng)驗值。

本發(fā)明的工作原理：本發(fā)明是采用改進遺傳算法優(yōu)化的支持向量機算法、即SVM算法來構(gòu)建的卷煙感官質(zhì)量預測模型的，其中改進遺傳算法優(yōu)化SVM算法的思想是通過改進遺傳算法來尋找最優(yōu)的兩個參數(shù)誤差懲罰項和核參數(shù)。利用最優(yōu)參數(shù)來構(gòu)建模型，然后通過不同的算法和不同的影響卷煙感官質(zhì)量的化學成分組合進行對比實驗，通過比較正確率，得到正確率最高的算法和化學成分，最后得出預測卷煙感官質(zhì)量的最佳算法和影響卷煙感官質(zhì)量的主要化學成分。

現(xiàn)有技術(shù)大部分都是采用單一的特征值作為測試數(shù)據(jù)集，因為隨著人們對健康問題的重視，卷煙的質(zhì)量問題也備受關(guān)注，加強對卷煙質(zhì)量的研究分析和提高卷煙質(zhì)量顯得是那么的緊迫和重要，單一的以影響卷煙質(zhì)量的化學成分作為主要依據(jù)對判斷出來的準確性是有待提高的，加以人們長期以來的經(jīng)驗總結(jié)作為測試數(shù)據(jù)集，會對預測分析卷煙質(zhì)量有質(zhì)的改變。根據(jù)研究卷煙方面的專家對決定卷煙質(zhì)量的經(jīng)驗指標，包括施木克值、糖氮比、糖堿比、煙堿值、芳香值和氮值，這些經(jīng)驗指標值的不同含量也決定著卷煙的品質(zhì)。其中，施木克值是卷煙中糖和蛋白質(zhì)的比值，其比值越高說明卷煙中含糖量越高，蛋白質(zhì)含量較低，其對應的卷煙質(zhì)量檔次就越高，但也不是說明施木克值越高越好，而是有個最佳適宜范圍，這就需要和其它含量值相互協(xié)調(diào)，需要多次試驗來尋找這種成分之間的一個合適的比值。

雖然近年來隨著科學技術(shù)的進步和研究人員的深入研究，但是目前為止還不能完全用化學成分的含量來表示卷煙的質(zhì)量，所以需要研究主要的化學成分對卷煙質(zhì)量的影響來為卷煙配方作為科學依據(jù)和理論基礎。

經(jīng)過多次以影響卷煙質(zhì)量的主要化學成分、經(jīng)驗值單獨實驗和組合進行實驗分析，得到的準確率進行比較，得出的結(jié)論是主要化學成分和經(jīng)驗值進行組合測試的時候準確率最高，而且得出的值更有實際應用價值。

上述方案中，為優(yōu)化，進一步地，所述最優(yōu)參數(shù)為最佳懲罰因子項以及最佳核函數(shù)參數(shù)。

進一步地，所述步驟(2)中通過改進遺傳算法來計算最優(yōu)參數(shù)包括：