驗證碼是web開發中不可缺少的元素，而Python又提供了非常多的驗證碼模塊幫助大家快速生成各種驗證碼。
那你知道驗證碼生成的原理嗎？所謂知其然，還要知其所以然。面試中，面試官不會因為你對框架很熟悉就夸贊你。
那今天小胖就帶大家一層一層撥開驗證碼的衣服，看看其中的小奧秘 -<-
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演示環境
- 操作系統：windows10
- python版本：python 3.7
- 代碼編輯器：pycharm 2018.2
- 使用第三方模塊：pillow
驗證碼的必須元素
1. 一張圖片
2. 文本
3. 干擾元素
- 線條干擾
- 小圓點干擾
熟悉pillow庫
我們既然需要使用pillow庫制作驗證碼，那么首先我們先來熟悉一下我們需要用到的方法。
1. Image.new(): 這個方法可以生成一張圖片，有三個參數。
- mode:顏色空間模式，可以是`'RGBA','RGB','L'`等等模式
- size:圖片尺寸，接收一個兩個整數的元祖
- color:圖片的填充顏色，可以是`red，green`等，也可以是rgb的三個整數的元祖。也就是背景顏色
from PIL import Image
captcha = Image.new('RGB', (1080, 900), (255,255,255))
上面代碼創建了一個億RGB為顏色空間模式，尺寸為1080*900，背景顏色為白色的圖片。
2. Image.save(): 保存圖片到本地
- fp: 本地文件名
- format: 可選參數，制定文件后綴名。
from PIL import Image
captcha = Image.new('RGB', (1080, 900), (255,255,255))
# captcha.save('captcha.png')
captcha.save('captcha', format='png')
上面兩種方式保存效果是一樣的。
3. Image.show():顯示圖片，會調用電腦自帶的顯示圖片的軟件。
4. ImageFont.truetype(): 加載一個字體文件。生成一個字體對象。
from PIL import ImageFont
# 字體文件路徑 字體大小
font = ImageFont.truetype('simkai.ttf', 16)
5. ImageDraw.Draw(): 生成畫筆對象。
from PIL import Image, ImageDraw
captcha = Image.new('RGB', (1080, 900), 'red')
draw = ImageDraw.Draw(captcha)
上面就創建了一個在captcha這張圖片上的畫筆，我們在這個圖片上畫任何東西都會使用這個畫筆對象。
6. ImageDraw.Draw().text():在圖片上繪制給定的字符
from PIL import Image, ImageDraw, ImageFont
captcha = Image.new('RGB', (1080, 900), 'red')
font = ImageFont.truetype('simkai.ttf', 16)
draw = ImageDraw.Draw(captcha)
# 字符繪制位置, 繪制的字符, 制定字體, 字符顏色
draw.text((0,0), 'hello world', font=font, fill='black')
7. ImageDraw.Draw().line():在圖片上繪制線條
from PIL import Image, ImageDraw, ImageFont
captcha = Image.new('RGB', (1080, 900), 'red')
draw = ImageDraw.Draw(captcha)
# 線條起點, 線條終點
draw.line([(0,0),(1080,900)], fill='black')
8. ImageDraw.Draw().point(): 在圖片上繪制點
from PIL import Image, ImageDraw, ImageFont
captcha = Image.new('RGB', (1080, 900), 'red')
font = ImageFont.truetype('simkai.ttf', 16)
draw = ImageDraw.Draw(captcha)
# 點的位置, 顏色
draw.point((500,500), fill='black')
制作我們的驗證碼我們就會使用到上面的方法。當然，pillow肯定不止這些方法，這里我們就只列舉這些了。
制作驗證碼
1. 首先我們定義一個類，初始化一些需要的參數。
import string class Captcha(): ''' captcha_size: 驗證碼圖片尺寸 font_size: 字體大小 text_number: 驗證碼中字符個數 line_number: 線條個數 background_color: 驗證碼的背景顏色 sources: 取樣字符集。驗證碼中的字符就是隨機從這個里面選取的 save_format: 驗證碼保存格式 ''' def __init__(self, captcha_size=(150,100), font_size=30,text_number=4, line_number=4, background_color=(255, 255, 255), sources=None, save_format='png'): self.text_number = text_number self.line_number = line_number self.captcha_size = captcha_size self.background_color = background_color self.font_size = font_size self.format = save_format if sources: self.sources = sources else: self.sources = string.ascii_letters + string.digits
這里說一下string模塊。
- string.ascii_letters: 得到a-zA-Z所有字符
- string.digits: 得到0-9所有數字
2. 隨機從sources獲取字符
import random def get_text(self): text = random.sample(self.sources,k=self.text_number) return ''.join(text)
random.sample()方法：從第一個參數中隨機獲取字符。獲取個數有第二個參數指定。
3. 隨機獲取繪制字符的顏色
def get_font_color(self): font_color = (random.randint(0, 150), random.randint(0, 150), random.randint(0, 150)) return font_color
4. 隨機獲取干擾線條的顏色
def get_line_color(self): line_color = (random.randint(0, 250), random.randint(0, 255), random.randint(0, 250)) return line_color
5. 編寫繪制文字的方法
def draw_text(self,draw, text, font, captcha_width, captcha_height, spacing=20):
'''
在圖片上繪制傳入的字符
:param draw: 畫筆對象
:param text: 繪制的所有字符
:param font: 字體對象
:param captcha_width: 驗證碼的寬度
:param captcha_height: 驗證碼的高度
:param spacing: 每個字符的間隙
:return:
'''
# 得到這一竄字符的高度和寬度
text_width, text_height = font.getsize(text)
# 得到每個字體的大概寬度
every_value_width = int(text_width / 4)
# 這一竄字符的總長度
text_length = len(text)
# 每兩個字符之間擁有間隙，獲取總的間隙
total_spacing = (text_length-1) * spacing
if total_spacing + text_width >= captcha_width:
raise ValueError("字體加中間空隙超過圖片寬度!")
# 獲取第一個字符繪制位置
start_width = int( (captcha_width - text_width - total_spacing) / 2 )
start_height = int( (captcha_height - text_height) / 2 )
# 依次繪制每個字符
for value in text:
position = start_width, start_height
print(position)
# 繪制text
draw.text(position, value, font=font, fill=self.get_font_color())
# 改變下一個字符的開始繪制位置
start_width = start_width + every_value_width + spacing
6. 繪制線條的方法
def draw_line(self, draw, captcha_width, captcha_height): ''' 繪制線條 :param draw: 畫筆對象 :param captcha_width: 驗證碼的寬度 :param captcha_height: 驗證碼的高度 :return: ''' # 隨機獲取開始位置的坐標 begin = (random.randint(0,captcha_width/2), random.randint(0, captcha_height)) # 隨機獲取結束位置的坐標 end = (random.randint(captcha_width/2,captcha_width), random.randint(0, captcha_height)) draw.line([begin, end], fill=self.get_line_color())
7. 繪制小圓點
def draw_point(self, draw, point_chance, width, height): ''' 繪制小圓點 :param draw: 畫筆對象 :param point_chance: 繪制小圓點的幾率 概率為 point_chance/100 :param width: 驗證碼寬度 :param height: 驗證碼高度 :return: ''' # 按照概率隨機繪制小圓點 for w in range(width): for h in range(height): tmp = random.randint(0, 100) if tmp < point_chance: draw.point((w, h), fill=self.get_line_color())
8. 制作驗證碼
def make_captcha(self):
# 獲取驗證碼的寬度， 高度
width, height = self.captcha_size
# 生成一張圖片
captcha = Image.new('RGB',self.captcha_size,self.background_color)
# 獲取字體對象
font = ImageFont.truetype('simkai.ttf',self.font_size)
# 獲取畫筆對象
draw = ImageDraw.Draw(captcha)
# 得到繪制的字符
text = self.get_text(
# 繪制字符
self.draw_text(draw, text, font, width, height)
# 繪制線條
for i in range(self.line_number):
self.draw_line(draw, width, height)
# 繪制小圓點 10是概率 10/100， 10%的概率
self.draw_point(draw,10,width,height)
# 保存圖片
captcha.save('captcha',format=self.format)
# 顯示圖片
captcha.show()
這樣，我們就生成了我們的圖片驗證碼了，效果圖:
