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摘 要：仓储玉米由于存储时间比较长，极有可能会发生霉变，有些玉米也有可能会感染黄曲霉素，由此需要对仓储玉米进行有效的判断，避免扩大损失。一般而言，如果玉米出现了霉变，其颜色会发生变化，有黄色变为褐色，有明显的发黑情况。基于此点，图像非常容易辨别，玉米如果感染上了黄曲霉素也需要对其图像有效处理，才能够明确的发现玉米是否真正的感染上黄曲霉素。本文首先对材料与方法进行简单的介绍，其次对玉米霉变以及黄曲霉素的图像处理检测方法进行了介绍，仅供交流使用。
关键词：玉米霉变；黄曲霉素；图像处理；检测
如果玉米出现了霉变，则其在新陈代谢的过程中就会形成黄曲霉素等各种影响玉米质量的有害毒素，如果家畜食用了毒玉米，很有可能就会中毒，严重者直接死亡，而如果人类误吃了这样的家畜，也会出现中毒现象，由此课件做好玉米霉变的检测十分重要。传统的方法是利益化学方法来进行分析，但是此种分析方法需要消耗大量的时间，同时对物料来说也有一定的破坏作用，因此很多情况下，并不会选择此种检测方法。与之相比，研究人员更愿意选择应用图像处理方法。
1 材料与方法
1.1 样品准备
采集图像的玉米颗粒来自2014年8月在某地收获的玉米。在玉米生长早期即接种黄曲霉毒素以便形成黄曲霉感染。用无菌水稀释至每毫升4×106个孢子，每隔12个植株通过钢针对玉米穗注入3mL溶液。收获后，用空气干燥机对接种过的玉米棒进行干燥，在有效避免有害粉尘颗粒挥发的同时，避免了交叉污染。试验用玉米颗粒共112粒，其中霉变玉米颗粒77粒，含有黄曲霉毒素的玉米颗粒共23粒。对每一组玉米颗粒分别在自然光与365nm的紫外光下进行观察，以确定是否表现出霉变特征。用不锈钢刮铲提取表现出霉变特征的玉米颗粒及临近颗粒。同时提取远离霉变且没有表现出霉变特征的玉米颗粒作为对照样本。
1.2 图像获取与化学检测
将提取出的玉米颗粒按顺序摆放在用白色Teflon制作的背景板的相应容孔中，在每一个背景板上制作30个容孔，其中因为感染严重而破损的颗粒放置在最右侧的3列容孔中，作为对照样本的正常玉米颗粒随机分布在最左侧的两列容孔中。为保证足够的清晰度，相机的分辨率为4256×2832。首先在自然条件下获得玉米颗粒的可见光图像，然后再获取365nm波长的紫外光下的图像。图像采集后，采用高效液相色谱法（HPLC）对玉米颗粒逐粒进行化学检测。将在紫外光下含有黄绿色荧光的玉米颗粒整粒研碎，HPLC检测的结果显示，上述在紫外光照射下能发出黄绿色荧光的玉米颗粒均含有黄曲霉毒素。
2 可见光下霉变玉米颗粒的检测
2.1 预处理
此次研究所使用的图像都是由相机拍摄，研究之前，检测人员应该对图像中的基本信息进行了解，比如试验台、玉米颗粒等。因为试验台以及标签纸都会不同程度的影响玉米颗粒的提取，所以检测人员在进行预处理之前，需要将所有的干扰因素全部都排除，以免影响做种结果。检测人员需要在图像中选取感兴趣区域，能够明显的霉变玉米的不提供。为了能够缩短检测时间，检测人员最终决定将彩色图像全部都变为灰度图像，这样能够对图像进行统一的处理。
一般情况下，玉米如果出现了霉变，其表层颜色会出现非常明显的变化，比如变为褐色，严重者变成黑色，因此彩色图像变为灰度图像之后，出现霉变的玉米灰度值要偏小。检测过程中，检测人员正是通过灰度值的选定来确定玉米是否出现了霉变。检测过程中，试验人员选择应用自定义阈值算法。
2.2 图像去噪以及特征提取
在进行图像输入的过程中，不可避免的会出现噪音，这使得图像质量大受影响，使得图像后续处理难度加大，为此检测人员在进行图像处理时，进行了膨胀以及腐蚀操作，以此降低噪音影响。因为相同的玉米粒可能有很多区域都出现了霉变，因此需要对其进行重复的膨胀操作，否则间隔比较大的区域无法有效的连接起来，但是需要注意的是膨胀次数也不能过多，否则两个玉米粒就会出现连通的情况，这导致最终的数据结果偏小。检测人员通过多次的试验，最终发现重复膨胀80次之后，效果最佳，玉米粒之间不会出现连通。结束上述工作之后，检测人员需要将发现的玉米霉变的地方完都标记出来，同时需要注意，标记结果应该能够完全的映射到自然光上，这样才能够将所发生霉变的玉米粒完全的检测出来。
3 感染黄曲霉素玉米颗粒的检查方法
3.1 预处理
检测人员需要选择应用荧光图像来对玉米颗粒进行预处理，这主要是因为黄曲霉素在特定的紫外光情况下，会发出黄绿色荧光，为此，检测人员只需要对紫外光图像进行检测，按照颜色的不同就可以辨别出玉米是否感染了黄曲霉素。检测人员需要对玉米颗粒的特征进行预先的提取，将黄绿色的部分标记出来，作为检测的目标区域。此图像也会受到噪音干扰，因此也需要对其进行降低噪音的处理，检测人员会直接对图像进行增强处理。
3.2 荧光图像处理
为区分黄绿色荧光区域与背景区域，分别做出荧光下整幅图像的RGB直方图。运用R、G分量可以更好的分离出黄绿色荧光部分，而且采用R、G通道下的阈值进行检测，不仅能够达到检测目的，而且简化了运算。通过运算保留图片中的黄绿色荧光部分，然后对该图片进行二值化运算。考虑到在试样准备过程中，一些源自黄曲霉变破损颗粒的粉末遗撒到背景板上所带来的干扰，通过对像素点连通数值低于160的区域进行排除。进一步为统计图片上霉变玉米颗粒的数目，经过多次试验，连续膨胀80次可以使同1颗玉米颗粒上的霉变区域连通而不引起相邻2颗玉米颗粒的粘连。对霉变玉米颗粒计数并且对霉变区域进行标记，标记圆的圆心是以霉变区域的核心为中心，把标记的结果映射到荧光原图上，即得出检测结果。
结束语
综上所述，可知应用图像处理技术来对进行玉米霉变以及黄曲霉素的检测效果比较好。检测速度非常快，准确率也非常高，因此图像处理检测方法完全值得推广使用。但是需要注意的是，本文所进行的研究，只要考虑玉米颗粒的静态图像，并没有对玉米的重叠性等进行考虑，因此要想得出更加明确的结果，还需要有关人员对重叠性进行深入的研究。因为图像处理技术越加成熟，因此未来在进行玉米霉变以及黄曲霉素的检查时，应该首选图像处理技术。
参考文献
[1]赵志军.霉变玉米对畜禽的危害及其防治[J].畜禽业，2012（3）.
[2]于永臣，周丽群.霉变玉米对畜禽的危害及处理方法[J].养殖技术顾问，2011（6）.
[3]劳文艳，林素珍.黄曲霉毒素对食品的污染及危害[J].北京联合大学学报（自然科学版），2011（1）.
[4]陈兵旗，孙旭东，韩旭，刘燕德.基于机器视觉的水稻种子精选技术[J].农业机械学报，2010（7）.
[5]马飞，刘文强，刘桂芹，秦绪岭.玉米中霉菌毒素对仔猪疫苗免疫应答的影响（摘要）（英文）[J].Agricultural Science & Technology，2010（7）.
关键词：玉米霉变；黄曲霉素；图像处理；检测
如果玉米出现了霉变，则其在新陈代谢的过程中就会形成黄曲霉素等各种影响玉米质量的有害毒素，如果家畜食用了毒玉米，很有可能就会中毒，严重者直接死亡，而如果人类误吃了这样的家畜，也会出现中毒现象，由此课件做好玉米霉变的检测十分重要。传统的方法是利益化学方法来进行分析，但是此种分析方法需要消耗大量的时间，同时对物料来说也有一定的破坏作用，因此很多情况下，并不会选择此种检测方法。与之相比，研究人员更愿意选择应用图像处理方法。
1 材料与方法
1.1 样品准备
采集图像的玉米颗粒来自2014年8月在某地收获的玉米。在玉米生长早期即接种黄曲霉毒素以便形成黄曲霉感染。用无菌水稀释至每毫升4×106个孢子，每隔12个植株通过钢针对玉米穗注入3mL溶液。收获后，用空气干燥机对接种过的玉米棒进行干燥，在有效避免有害粉尘颗粒挥发的同时，避免了交叉污染。试验用玉米颗粒共112粒，其中霉变玉米颗粒77粒，含有黄曲霉毒素的玉米颗粒共23粒。对每一组玉米颗粒分别在自然光与365nm的紫外光下进行观察，以确定是否表现出霉变特征。用不锈钢刮铲提取表现出霉变特征的玉米颗粒及临近颗粒。同时提取远离霉变且没有表现出霉变特征的玉米颗粒作为对照样本。
1.2 图像获取与化学检测
将提取出的玉米颗粒按顺序摆放在用白色Teflon制作的背景板的相应容孔中，在每一个背景板上制作30个容孔，其中因为感染严重而破损的颗粒放置在最右侧的3列容孔中，作为对照样本的正常玉米颗粒随机分布在最左侧的两列容孔中。为保证足够的清晰度，相机的分辨率为4256×2832。首先在自然条件下获得玉米颗粒的可见光图像，然后再获取365nm波长的紫外光下的图像。图像采集后，采用高效液相色谱法（HPLC）对玉米颗粒逐粒进行化学检测。将在紫外光下含有黄绿色荧光的玉米颗粒整粒研碎，HPLC检测的结果显示，上述在紫外光照射下能发出黄绿色荧光的玉米颗粒均含有黄曲霉毒素。
2 可见光下霉变玉米颗粒的检测
2.1 预处理
此次研究所使用的图像都是由相机拍摄，研究之前，检测人员应该对图像中的基本信息进行了解，比如试验台、玉米颗粒等。因为试验台以及标签纸都会不同程度的影响玉米颗粒的提取，所以检测人员在进行预处理之前，需要将所有的干扰因素全部都排除，以免影响做种结果。检测人员需要在图像中选取感兴趣区域，能够明显的霉变玉米的不提供。为了能够缩短检测时间，检测人员最终决定将彩色图像全部都变为灰度图像，这样能够对图像进行统一的处理。
一般情况下，玉米如果出现了霉变，其表层颜色会出现非常明显的变化，比如变为褐色，严重者变成黑色，因此彩色图像变为灰度图像之后，出现霉变的玉米灰度值要偏小。检测过程中，检测人员正是通过灰度值的选定来确定玉米是否出现了霉变。检测过程中，试验人员选择应用自定义阈值算法。
2.2 图像去噪以及特征提取
在进行图像输入的过程中，不可避免的会出现噪音，这使得图像质量大受影响，使得图像后续处理难度加大，为此检测人员在进行图像处理时，进行了膨胀以及腐蚀操作，以此降低噪音影响。因为相同的玉米粒可能有很多区域都出现了霉变，因此需要对其进行重复的膨胀操作，否则间隔比较大的区域无法有效的连接起来，但是需要注意的是膨胀次数也不能过多，否则两个玉米粒就会出现连通的情况，这导致最终的数据结果偏小。检测人员通过多次的试验，最终发现重复膨胀80次之后，效果最佳，玉米粒之间不会出现连通。结束上述工作之后，检测人员需要将发现的玉米霉变的地方完都标记出来，同时需要注意，标记结果应该能够完全的映射到自然光上，这样才能够将所发生霉变的玉米粒完全的检测出来。
3 感染黄曲霉素玉米颗粒的检查方法
3.1 预处理
检测人员需要选择应用荧光图像来对玉米颗粒进行预处理，这主要是因为黄曲霉素在特定的紫外光情况下，会发出黄绿色荧光，为此，检测人员只需要对紫外光图像进行检测，按照颜色的不同就可以辨别出玉米是否感染了黄曲霉素。检测人员需要对玉米颗粒的特征进行预先的提取，将黄绿色的部分标记出来，作为检测的目标区域。此图像也会受到噪音干扰，因此也需要对其进行降低噪音的处理，检测人员会直接对图像进行增强处理。
3.2 荧光图像处理
为区分黄绿色荧光区域与背景区域，分别做出荧光下整幅图像的RGB直方图。运用R、G分量可以更好的分离出黄绿色荧光部分，而且采用R、G通道下的阈值进行检测，不仅能够达到检测目的，而且简化了运算。通过运算保留图片中的黄绿色荧光部分，然后对该图片进行二值化运算。考虑到在试样准备过程中，一些源自黄曲霉变破损颗粒的粉末遗撒到背景板上所带来的干扰，通过对像素点连通数值低于160的区域进行排除。进一步为统计图片上霉变玉米颗粒的数目，经过多次试验，连续膨胀80次可以使同1颗玉米颗粒上的霉变区域连通而不引起相邻2颗玉米颗粒的粘连。对霉变玉米颗粒计数并且对霉变区域进行标记，标记圆的圆心是以霉变区域的核心为中心，把标记的结果映射到荧光原图上，即得出检测结果。
结束语
综上所述，可知应用图像处理技术来对进行玉米霉变以及黄曲霉素的检测效果比较好。检测速度非常快，准确率也非常高，因此图像处理检测方法完全值得推广使用。但是需要注意的是，本文所进行的研究，只要考虑玉米颗粒的静态图像，并没有对玉米的重叠性等进行考虑，因此要想得出更加明确的结果，还需要有关人员对重叠性进行深入的研究。因为图像处理技术越加成熟，因此未来在进行玉米霉变以及黄曲霉素的检查时，应该首选图像处理技术。
参考文献
[1]赵志军.霉变玉米对畜禽的危害及其防治[J].畜禽业，2012（3）.
[2]于永臣，周丽群.霉变玉米对畜禽的危害及处理方法[J].养殖技术顾问，2011（6）.
[3]劳文艳，林素珍.黄曲霉毒素对食品的污染及危害[J].北京联合大学学报（自然科学版），2011（1）.
[4]陈兵旗，孙旭东，韩旭，刘燕德.基于机器视觉的水稻种子精选技术[J].农业机械学报，2010（7）.
[5]马飞，刘文强，刘桂芹，秦绪岭.玉米中霉菌毒素对仔猪疫苗免疫应答的影响（摘要）（英文）[J].Agricultural Science & Technology，2010（7）.