CN104700441B - 一种图片验证码生成方法及*** - Google Patents

一种图片验证码生成方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开一种图片验证码生成方法及***，方法包括：从字符集中随机选出一组包括多个字符的字符串，所述字符串的长度随机确定；对所述字符串所包括的每个字符从字体集中随机选择一种字体进行渲染处理得到渲染字符，所述字体库中的字体是由n种字体和m种字号组成的n×m大小的集合，所述n和m为预设的自然数；对每个所述渲染字符进行扭曲处理得到扭曲字符；生成包括多个所述扭曲字符的图片；在所述图片上生成至少一条干扰线得到图片验证码，所述干扰线的轨迹随机生成。本发明既提高了验证码的用户体验，同时增大了计算机识别验证码的难度，有效的保证了***的安全性。

Description

一种图片验证码生成方法及***
技术领域
本发明涉及验证码相关技术领域，特别是一种图片验证码生成方法及***。
背景技术
因为简单易用等原因，现在互联网中主流的验证码是图片验证码。图片验证码与图像处理技术息息相关，如：字符的嵌入、噪音的添加等，需要用到基本的图像处理知识。而图片验证码的破解就显得比较的复杂，它不仅需要专业的图片处理知识，还需要人工智能方面的知识，不过，随着人工智能的发展以及开源工具的流行，简单的图片验证码识别变得也越来越容易。
目前，图片验证码的设计以图片内容大致可以分为以下三种：
(1)使用最基本的、最流行是一种以随机字符、数字作为图片内容的验证码。这种验证码字符长度通常都是固定的(长度为4)，在随机字符的情况下可以根据需要添加相应的干扰元素，比如:背景色、干扰线等。在这种验证码***中，根据干扰元素特征又可以分为两种：1、采用相对固定的干扰因素。这种验证码干扰元素肉眼看起来变化挺大，但是对计算机来说变化不大，比如背景色，即使背景色不断变化，但是一般都是很容易去除的；再比如说字符的位置甚至字体都是固定或者字符串整体左右漂移的，其实对于计算机来说都很容易找到字符所在区域，这种验证码破解比较容易。2、干扰因素出现有一定的随机性。这种验证码干扰因素有了较大的随机性，比如干扰线的位置、字符的字体、字符的相对位置、字符旋转角度等都是在不断的变化，但是这种验证码用户体验一般都不是太好，比如字符旋转，通常情况下字符选装方向以及角度都是不固定的，肉眼识别的时候需要人们下意识的把头左右倾斜才能看清楚；字符字体的变化通常都是在不同图片中采用不同的字体方式，而同一张图片中的字体大多都是一样的，即使是采用多种字体,比如：中空字体、实心字体、上下两色处理、阴影处理等，其实这些无非是把几种验证码合并到了一块，前后两张图片的差别太大，影响用户体验。
(2)以专业知识作为图片内容的验证码。比如：数学专业性比较强网站可以采用数学中常用的积分来作为验证码内容，验证码需要积分的结果；电子类专业性比较强的网站可以采用类似“电流的单位是欧姆”你只需要判断正确性就行。
(3)以复杂的图像作为验证码内容。比如一幅完整的带有图案的图片，中间对一个圆形区域做一定的旋转，验证时需要旋转中间的区域使图案复原成一幅完整的图像算验证正确；或者是一种带有几只小狗的图案，你需要回答图案中有小狗的等。
现有技术方案的缺点
现有的看似较为复杂的干扰因素其实对计算机起到的干扰作用非常小，而某些看似简单的干扰因素计算机却很难识别。对于传统的图片验证码***来说，背景色所起到的作用几乎可以忽略不计，为了肉眼能较好的识别，字符的颜色肯定要和背景色明显的区分开，如果不能很好的区分开，人肉眼识别的难度就会很大影响用户体验，但是如果背景色容易区分的话，那么那些看似复杂的背景色对于计算机来说非常容易，这样背景色就起不到应有的作用，并且复杂的背景色对一些色弱、色盲用户具有严重的干扰作用，不利于他们的使用；一些验证码采用字符扭曲作为干扰因素，现有的扭曲都是采用字符旋转的方式进行的，由于每个字符选装的方向不一样，这样肉眼识别的时候就会较为困难；
对于一些复杂的验证码，比如每个字符都有扭曲，而且每个字符的扭曲力度、方向都不相同，这种验证码机器的确很难识别，但是人肉眼的识别难度很高，不利于用户体验，这些显然不利于用户的体验，毕竟网络***是服务于人的，***的第一作用应该是提供服务，而不是去防止别人去非法使用它。
发明内容
基于此，有必要针对现有技术未能提供一种肉眼更容易识别，但是计算机更难以破解的图片验证码的生成方式的技术问题，提供一种图片验证码生成方法及***。
一种图片验证码生成方法，包括：
字符串选择步骤，包括：从字符集中随机选出一组包括多个字符的字符串，所述字符串的长度随机确定；
字体渲染步骤，包括：对所述字符串所包括的每个字符从字体集中随机选择一种字体和字号进行渲染处理得到渲染字符，所述字体集包括多种字体，且每种字体具有多种字号，所述n和m为预设的自然数；
字体扭曲步骤，包括：对每个所述渲染字符进行扭曲处理得到扭曲字符；
图片预生成步骤，包括：生成包括多个所述扭曲字符的图片；
干扰线添加步骤，包括：在所述图片上生成至少一条干扰线得到图片验证码，所述干扰线的轨迹随机生成。
一种图片验证码生成***，包括：
字符串选择模块，用于：从字符集中随机选出一组包括多个字符的字符串，所述字符串的长度随机确定；
字体渲染模块，用于：对所述字符串所包括的每个字符从字体集中随机选择一种字体和字号进行渲染处理得到渲染字符，所述字体集包括多种字体，且每种字体具有多种字号；
字体扭曲模块，用于：对每个所述渲染字符进行扭曲处理得到扭曲字符；
图片预生成模块，用于：生成包括多个所述扭曲字符的图片；
干扰线添加模块，用于：在所述图片上生成至少一条干扰线得到图片验证码，所述干扰线的轨迹随机生成。
本发明的干扰元素仅仅使用肉眼容易识别的干扰线、以及对字符进行扭曲而不是进行字符的旋转，这些因素很大程度的提高了验证码的用户体验；而字符长度的不固定、干扰线轨迹的不固定、字符字体不同则增大了计算机识别验证码的难度，有效的保证了***的安全性。
附图说明
图1为本发明一种图片验证码生成方法的工作流程图；
图2为本发明的最佳实施例的工作流程图；
图3为本发明一种图片验证码生成***的结构模块图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
如图1所示为本发明一种图片验证码生成方法的工作流程图，包括：
步骤S101，包括：从字符集中随机选出一组包括多个字符的字符串，所述字符串的长度随机确定；
步骤S102，包括：对所述字符串所包括的每个字符从字体集中随机选择一种字体和字号进行渲染处理得到渲染字符，所述字体集包括多种字体，且每种字体具有多种字号；
步骤S103，包括：对每个所述渲染字符进行扭曲处理得到扭曲字符；
步骤S104，包括：生成包括多个所述扭曲字符的图片；
步骤S105，包括：在所述图片上生成至少一条干扰线得到图片验证码，所述干扰线的轨迹随机生成。
其中，步骤S101中，字符集优选地为经过筛选的由数字、字母组成的字符串，中间去除了在图片中易混淆的字符，比如I和1、6和b等。
步骤S102中，字体集包括n种字体，且每种字体具有m种字号，例如可以是：小三字号的楷体、小三字号的宋体、小三字号的圆体、三号字号的楷体、三号字号的宋体、三号字号的圆体、小四字号的楷体、小四字号的宋体、小四字号的圆体等。对于每个字符串，例如：4B69，其包括的字符为：4、B、6、9，对每个字符分别选择一个字体和字号，例如：4选择小三大小的楷体，B选择三号字号的圆体、6选择小四字号的圆体、9选择三号字号的宋体，则每个字符的字号及字体都不同，对于不同字号不同字体的字符，人的肉眼会很容易识别，而机器由于需要提取特征进行识别，当字号不同所选用的字体不同时，其所需要针对不同字号不同的字体进行特征提取，且不同的字符所选择的字体和字号均为随机，机器识别的难度大大增加。
步骤S103中对字符的扭曲，则只是对字符形状的扭曲，而不是将字符进行旋转，由于只是对字符形状进行的扭曲，人的肉眼仍然能够进行识别，但对于机器来说，由于其不知道字符形状做了什么样的扭曲，其特征无从选择，难度大大提高。
步骤S104中所增加的干扰线，对于肉眼来说能很好地将其与验证码区分，但对机器来说，所增加的干扰线会导致其对字符的识别时无法提取合适特征，从而导致识别难度增大。
本发明的干扰元素仅仅使用肉眼容易识别的干扰线、以及对字符进行扭曲而不是进行字符的旋转，这些因素很大程度的提高了验证码的用户体验；而字符长度的不固定、干扰线轨迹的不固定、字符字体不同则增大了计算机识别验证码的难度，有效的保证了***的安全性。
在其中一个实施例中：
还包括验证码参数获取步骤，所述验证码参数获取步骤包括：响应于验证码提供请求，根据所述验证码提供请求所包括的应用标识，获取所述应用标识所对应的验证码参数，所述验证码参数包括字符串的最小允许长度和最大允许长度、图片颜色和图片分辨率；
且所述字符串选择步骤中，所述字符串的长度在所述最小允许长度和最大允许长度之间随机确定；
且所述图片预生成步骤中，所述图片根据所述验证码参数所包括的图片颜色和图片分辨率确定。
本实施例增强了验证码***的通用性，因为实际运用中一套验证码会应用于多个***，但是，为了更好的用户体验机安全性需要，不同的***有时候所需要的特征参数不同，比如移动端所需要的图片大小会根据分辨率的不同而不同，图片的颜色会根据主题色的变化而变化，所以需要一个容易操作的配置***针对不同的应用进行个性化的参数设置，从而使验证码***可以应用与多个应用，并且参数的配置完全可以线上随机随时改变，增强了***风控的灵活性。
本实施例中，针对不同的应用，可以预先设置不同的验证码参数，从而控制字符串的长度、图片颜色和图片分辨率等。
在其中一个实施例中，所述扭曲处理包括：在每个所述渲染字符上选择至少一个部位作为待扭曲部位，在每个所述待扭曲部位进行向上平移、向下平移、向左平移或向右平移。
本实施例中，对字符串的扭曲不是对字符的旋转而是对字符不同部位上下、左右式的平移，优选地，该平移为光滑平移。由于只是对字符的不同部位做平移，对于肉眼来说，仍然能够很好地识别，但是对机器来说，由于机器一般都是进行特征识别，也就是对图片上与背景颜色区别明显的颜色，在其上提取多个不同的点作为特征点，然后根据特征点所在的位置，从数据库中选择特征点相同或相类似的字。然而，采用本实施例的扭曲方式后，验证码的特征点的位置已经做出改变，而且所改变的特征点是随机选择，因此，机器很难对其进行识别。
在其中一个实施例中，每条所述干扰线采用如下方式生成：
在所述图片上随机选择多个轨迹点，生成包括所有所述轨迹点的多次方程轨迹。
优选地，干扰线采用图片中的四个随机点确定一条三次方程轨迹。增加了干扰线，由于机器并不知道具体是什么样的字体，其识别时只能提取特征点，因此增加干扰线，相当于增加了机器识别时的特征点，但所增加的特征点并不是验证码的实际特征点，因此机器很难对其识别。
通过多个点确定一个多次方程轨迹的方式，可以采用现有技术实现，例如java库里面的工具类实现。
在其中一个实施例中，所述干扰线与所述字符的颜色相同，且所述干扰线的粗细在所有所述扭曲字符的最大宽度和最小宽度之间渐变。
本实施例中，干扰线的颜色与字符颜色相同，则机器更加难以识别，而且干扰线的粗细为渐变，也更加提高了机器的识别难度。
如图2所示为本发明的最佳实施例的工作流程图，包括：
步骤S201，获取为用户提供验证码的请求；
步骤S202，根据请求信息从配置***(Configurat ion Management System，CMS)获取相应验证码参数。验证码参数可以为：字符最大长度和最小长度、图片颜色、图片有效时间、两次图片请求至今的最小间隔等，验证码的生成是在相关的参数控制下进行的。
步骤S203，随机字符串生成。在字符集中随机选出相应长度的字符串作为随机字符串，随机字符串的长度在字符最大长度和最小长度之间随机选择。这个字符集是经过筛选的由数字、字母组成的字符串，中间去除了在图片中易混淆的字符，比如I和1、6和b等。
步骤S204，随机字符串渲染。
从CMS中读取图片的长度和宽度生成相应大小的背景图片，并在背景图片上渲染上述随机字符串。在渲染的过程中随机字符串的每个字符都随机的从字体集中选出一种字体进行初始化，字体集中字体是由n种字体、m种字号组成的n×m大小的集合；经过字体的渲染之后会对每一个字符做扭曲处理，这里的扭曲不是对字符的旋转而是对字符不同部位上下、左右式的光滑平移；在渲染的过程中字符中间会根据情况保留一定的间距，当间距为负时说明两字符粘连；这样能避免传统的字符旋转带来的用户体验不佳问题，而且能保证字符肉眼识别具有较高的识别率。
步骤S205，干扰线生成。干扰线会作为干扰元素添加到步骤S204生成的图片中，其中，每一条干扰线都是由图片中的四个随机点确定的一条三次方程轨迹，干扰线的长度与图片的宽度、长度有关，并且由于是由四个随机点所确定，因此其轨迹会随机变化。干扰线与字符同色，且干扰线粗细都在一定的范围内渐变，并且保证线条的宽度在字符的最大宽度和最小宽度之间，这样能防止验证码破解过程中干扰线的去除，从而保证验证码破解的难度。
如图3所示为本发明一种图片验证码生成***的结构模块图，包括：
字符串选择模块301，用于：从字符集中随机选出一组包括多个字符的字符串，所述字符串的长度随机确定；
字体渲染模块302，用于：对所述字符串所包括的每个字符从字体集中随机选择一种字体和字号进行渲染处理得到渲染字符，所述字体集包括多种字体，且每种字体具有多种字号；
字体扭曲模块303，用于：对每个所述渲染字符进行扭曲处理得到扭曲字符；
图片预生成模块304，用于：生成包括多个所述扭曲字符的图片；
干扰线添加模块305，用于：在所述图片上生成至少一条干扰线得到图片验证码，所述干扰线的轨迹随机生成。
在其中一个实施例中：
还包括验证码参数获取模块，所述验证码参数获取模块用于：响应于验证码提供请求，根据所述验证码提供请求所包括的应用标识，获取所述应用标识所对应的验证码参数，所述验证码参数包括字符串的最小允许长度和最大允许长度、图片颜色和图片分辨率；
且所述字符串选择模块中，所述字符串的长度在所述最小允许长度和最大允许长度之间随机确定；
且所述图片预生成模块中，所述图片根据所述验证码参数所包括的图片颜色和图片分辨率确定。
在其中一个实施例中，所述扭曲处理包括：在每个所述渲染字符上选择至少一个部位作为待扭曲部位，在每个所述待扭曲部位进行向上平移、向下平移、向左平移或向右平移。
在其中一个实施例中，每条所述干扰线采用如下方式生成：
在所述图片上随机选择多个轨迹点，生成包括所有所述轨迹点的多次方程轨迹。
在其中一个实施例中，所述干扰线与所述字符的颜色相同，且所述干扰线的粗细在所有所述扭曲字符的最大宽度和最小宽度之间渐变。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种图片验证码生成方法，其特征在于，包括：
字符串选择步骤，包括：从字符集中随机选出一组包括多个字符的字符串，所述字符串的长度随机确定；
字体渲染步骤，包括：对所述字符串所包括的每个字符从字体集中随机选择一种字体和字号进行渲染处理得到渲染字符，所述字体集包括多种字体，且每种字体具有多种字号；
字体扭曲步骤，包括：对每个所述渲染字符进行扭曲处理得到扭曲字符；
图片预生成步骤，包括：生成包括多个所述扭曲字符的图片；
干扰线添加步骤，包括：在所述图片上生成至少一条干扰线得到图片验证码，所述干扰线的轨迹随机生成。
2.根据权利要求1所述的图片验证码生成方法，其特征在于：
还包括验证码参数获取步骤，所述验证码参数获取步骤包括：响应于验证码提供请求，根据所述验证码提供请求所包括的应用标识，获取所述应用标识所对应的验证码参数，所述验证码参数包括字符串的最小允许长度和最大允许长度、图片颜色和图片分辨率；
且所述字符串选择步骤中，所述字符串的长度在所述最小允许长度和最大允许长度之间随机确定；
且所述图片预生成步骤中，所述图片根据所述验证码参数所包括的图片颜色和图片分辨率确定。
3.根据权利要求1所述的图片验证码生成方法，其特征在于，所述扭曲处理包括：在每个所述渲染字符上选择至少一个部位作为待扭曲部位，在每个所述待扭曲部位进行向上平移、向下平移、向左平移或向右平移。
4.根据权利要求1所述的图片验证码生成方法，其特征在于，每条所述干扰线采用如下方式生成：
在所述图片上随机选择多个轨迹点，生成包括所有所述轨迹点的多次方程轨迹。
5.根据权利要求1所述的图片验证码生成方法，其特征在于，所述干扰线与所述扭曲字符的颜色相同，且所述干扰线的粗细在所有所述扭曲字符的最大宽度和最小宽度之间渐变。
6.一种图片验证码生成***，其特征在于，包括：
字符串选择模块，用于：从字符集中随机选出一组包括多个字符的字符串，所述字符串的长度随机确定；
字体渲染模块，用于：对所述字符串所包括的每个字符从字体集中随机选择一种字体和字号进行渲染处理得到渲染字符，所述字体集包括多种字体，且每种字体具有多种字号；
字体扭曲模块，用于：对每个所述渲染字符进行扭曲处理得到扭曲字符；
图片预生成模块，用于：生成包括多个所述扭曲字符的图片；
干扰线添加模块，用于：在所述图片上生成至少一条干扰线得到图片验证码，所述干扰线的轨迹随机生成。
7.根据权利要求6所述的图片验证码生成***，其特征在于：
还包括验证码参数获取模块，所述验证码参数获取模块用于：响应于验证码提供请求，根据所述验证码提供请求所包括的应用标识，获取所述应用标识所对应的验证码参数，所述验证码参数包括字符串的最小允许长度和最大允许长度、图片颜色和图片分辨率；
且所述字符串选择模块中，所述字符串的长度在所述最小允许长度和最大允许长度之间随机确定；
且所述图片预生成模块中，所述图片根据所述验证码参数所包括的图片颜色和图片分辨率确定。
8.根据权利要求6所述的图片验证码生成***，其特征在于，所述扭曲处理包括：在每个所述渲染字符上选择至少一个部位作为待扭曲部位，在每个所述待扭曲部位进行向上平移、向下平移、向左平移或向右平移。
9.根据权利要求6所述的图片验证码生成***，其特征在于，每条所述干扰线采用如下方式生成：
在所述图片上随机选择多个轨迹点，生成包括所有所述轨迹点的多次方程轨迹。
10.根据权利要求6所述的图片验证码生成***，其特征在于，所述干扰线与所述扭曲字符的颜色相同，且所述干扰线的粗细在所有所述扭曲字符的最大宽度和最小宽度之间渐变。
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