针对随机森林(RF)在高维空间特征选择过程中计算繁琐和内存开销大、分类准确率低等问题, 提出了基于二分搜索(BS)结合修剪随机森林(RFP)的特征选择算法(BSRFP); 该算法首先根据纯度基尼指数获取特征重要性评分, 删除重要性评分较低的特征, 然后利用BS算法结合基分类器差异性的修剪技术得到最优特征子集和最高分类准确率的分类器; 为了验证算法的有效性, 构建卷烟质量识别模型并与其他方法进行比较。结果表明: BS算法简化了特征搜索过程, RFP算法缩减了RF算法的规模; RFP算法的分类准确率可达96.47%; BSRFP算法选择出的特征相关性更强, 对卷烟质量识别具有更高的准确度。

颜色和部位是烟叶分级的重要组成部分, 是影响烟叶质量的关键因素。 以红塔集团提供的6类工业分级烟叶标样作为试验样品, 其中包括上(B)、 中(C)、 下(X)三个部位, 每个部位包含桔黄(O)、 柠檬黄(L)两个色组。 采用基于主成分及Fisher准则(PPF)的方法和支持向量机(SVM)方法分析烟叶可见-近红外高光谱的颜色和部位特征, 结果表明, 采用PPF投影模型法分别对烟叶颜色、 部位以及颜色和部位分组进行投影和相似性分析, 两种颜色能完全区分, 其相似度值为-1.00 08; 上部烟叶和下部烟叶能完全区分, 与中部烟叶有部分交集, 其中上部烟叶和下部烟叶的相似性值为-0.405 3; 6类分组烟叶样品能完全区分, 且投影位置关系符合实际的烟叶外观特点。 采用SVM方法分别对烟叶颜色、 部位以及颜色和部位分组进行判别分析, 烟叶颜色的平均识别正确率达到98%, 部位的平均识别正确率为96%, 颜色和部位分组的平均识别正确率为94%, 判别效果良好。 因此, 应用可见-近红外高光谱分析烟叶的颜色和部位特征具有可行性, 为烟叶质量评价、 计算机辅助分级以及烟叶智能收购等方面提供参考, 同时也为其他农产品外观特性的分析提供了一种新方法。

以2010年红塔集团在云南4个烟叶生产基地内收集的中部上等烟叶样品为试验对象, 其中玉溪、 楚雄、 昭通的烤烟品种为K326, 大理的烤烟品种为红大, 共计烟叶近红外光谱1 276条; 应用光谱特征投影及相关分析等方法对不同烤烟生产基地之间烟叶近红外光谱的分析结果表明: 将样品随机按2: 1划分为分析集与验证集后, 其分析集与验证集的一维、 二维投影均值的相关系数都达到0.99以上, 具有较好的一致性; 同时, 应用一种相似度计算方法得到了不同基地的烟叶样品光谱之间的相似度值, 该相似度值可为烟叶的种植规划、 质量管理以及烟草工业企业的原料收购和烟叶配方等提供参考。

以红塔集团2007年—2010年在云南省玉溪烤烟产区内采集的主要工业分级烟叶样品为试验对象, 其品种为红大, 包括不同部位及色组的主要工业分级, 共计近红外光谱5 730条; 应用光谱特征投影及相关分析方法对不同年度的主要分级烟叶近红外光谱的分析结果表明: 相同年度下, 将各类型工业分级样品随机按2∶1划分为分析集与验证集后, 其分析集与验证集特征投影均值的相关系数达0.98以上, 具有较好的一致性; 不同年度间, 其工业分级样品光谱特征投影均值的相关系数在0.97以上, 其中年度一致性最高的是2008年和2009年, 较低的是2007年和2010年。 同时, 应用一种相似度计算方法得到了各工业分级样品光谱之间的相似度值, 该相似度值以及不同年度之间的一致性系数, 可为烟叶的模块配方组合或替代等提供量化的参考数据。

以红塔集团2010年玉溪、 楚雄、 昭通产区内经工业分级后不同部位及色组的中上等烟叶样品为试验对象, 其烤烟品种为K326, 共计3个产区、 六种中上等工业分级17类样品的近红外光谱6 064条； 应用光谱特征投影及相关分析等方法对17类烟叶样品近红外光谱的分析结果表明: 第1维光谱特征投影均值区分不同分级类型的概率为84%, 第2维光谱特征投影均值区分不同产区类型的概率为71%。 因此, 通过光谱特征投影能够重现性较好地量化解释分级和产区造成烟叶品质的差异, 其量化数据可以作为烟叶跨区模块组合的参考。

烟叶的外观特征能反映其内在品质, 不同部位、 品种、 成熟度的烟叶在外观上表现出来的特征为烟叶生产加工提供了标准和依据。 烟叶根据其在植株上着生位置不同可分为5个部位, 分别为： 顶叶、 上二棚叶、 腰叶、 下二棚叶和脚叶。 文章以2008年云南玉溪地区K326品种的5个部位各100份烟叶样品为实验材料, 采集了500个近红外光谱数据, 应用基于SIMCA算法的相似性分析数学模型, 对不同部位烟叶的近红外光谱进行了相似性分析。 实验结果表明, 基于近红外光谱的烟叶部位相似性分析结果与实际烟叶部位之间的相似性程度是相符的, 部位之间相距越大其相似性越差, 同时相邻部位之间的相似程度是不同的。 该研究对基于SIMCA算法的主成分数确定进行了讨论, 并实现了类别间相似性的量化分析, 对于烟叶复烤配方的替代、 调整以及进行工业分级的评价等具有指导意义。

选用了来源于不同国家和地区的30个抗旱性强弱不同的栽培稻品种，其中有传统旱稻4个，改旱稻18个，敏旱突变体材料2个，典型水稻4个，耐旱水稻2个，分别在水田和旱地下种植得到的叶片近红外漫反射光谱为对象，进行了抗旱性鉴定分析研究，结果表明：采用多个叶片测量得到的平均光谱数据，选择4500-7500cm^-1作为有效的分析谱区，应用一阶导数和散射校正结合进行光谱预处理等方法，适合建立旱地种植下栽培稻叶片的旱地产量等模型。同时研究表明：孕穗中后期旱地叶片近红外光谱与旱地产量、抗旱指数之间建立模型的结果要优于孕穗前期，其模型交叉验证结果的相关系数可达0.8左右。而在水田种植条件下得到的叶片近红外光谱与水田产量、抗旱指数之间模型交叉验证结果相关性较弱，从叶片叶绿素、含水量等主要生理生化参数与产量、抗旱指数之间相关关系角度，对水旱田下两类模型的性能差异进行了农学解释。