基于Java生成图片验证码的方法解析

时间:2023-03-20 全村最野的狗人气:0

使用Java生成图片验证码完全解析

在 Java 中开发图片验证码功能，您可以使用 Java 图形处理库，比如 Java Advanced Imaging (JAI) 或者 Java2D，来生成图片并将文本写入图片。具体实现方法如下：

创建一个 BufferedImage 对象，并设置图片的宽度和高度。
获取图片的 Graphics2D 对象，并设置文本的颜色和字体。
在图片上绘制文本。
对图片进行一些随机处理，比如加入干扰线、噪点等，以增加图片验证码的难度。
将图片输出到浏览器，并设置相应的 Content-Type。或者将BufferedImage转为base64编码输出到浏览器。（本次统一输出到文件）

下面是一个简单的示例代码，可以帮助您快速开始：

import java.awt.*;
import java.awt.image.*;
import java.io.*;
import javax.imageio.*;

public class Captcha {
  public static void main(String[] args) throws Exception {
    int width = 100;
    int height = 40;

    // 创建 BufferedImage 对象
    BufferedImage image = new BufferedImage(width, height, BufferedImage.TYPE_INT_RGB);

    // 获取图片的 Graphics2D 对象
    Graphics2D g = image.createGraphics();

    // 设置文本的颜色和字体
    g.setColor(Color.WHITE);
    g.setFont(new Font("Arial", Font.BOLD, 20));

    // 绘制文本
    g.drawString("Hello, World!", 10, 30);

    // 释放 Graphics2D 对象
    g.dispose();

    // 将图片输出到浏览器
    ImageIO.write(image, "jpeg", new File("captcha.jpeg"));
  }
}

注意事项

在您的应用中使用图片验证码功能时，需要注意以下几点：

在生成图片验证码时，需要使用随机数生成文本内容，以保证每次生成的图片都是不同的。
在生成图片时，需要使用足够复杂的算法来生成干扰线和噪点，以增加图片验证码的难度。
在向用户展示图片验证码时，需要将图片的文本内容存储在服务器端，以便在用户提交表单时进行验证。
在验证用户输入的图片验证码时，需要注意大小写敏感问题，并且需要考虑用户输入的可能存在的误差。

如何加入噪点

在 Java 中加入噪点可以使用随机数生成噪点的位置和颜色，然后使用 Graphics2D 的 drawLine() 方法在图片上绘制噪点。

例如，下面的代码演示了如何在图片上随机绘制 100 个噪点：

import java.awt.*;
import java.awt.image.*;
import java.util.Random;

public class Captcha {
  public static void main(String[] args) throws Exception {
    int width = 100;
    int height = 40;

    // 创建 BufferedImage 对象
    BufferedImage image = new BufferedImage(width, height, BufferedImage.TYPE_INT_RGB);

    // 获取图片的 Graphics2D 对象
    Graphics2D g = image.createGraphics();

    // 设置文本的颜色和字体
    g.setColor(Color.WHITE);
    g.setFont(new Font("Arial", Font.BOLD, 20));

    // 绘制文本
    g.drawString("Hello, World!", 10, 30);

    // 创建随机数生成器
    Random rnd = new Random();

    // 绘制噪点
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
      int x = rnd.nextInt(width);
      int y = rnd.nextInt(height);
      g.drawLine(x, y, x, y);
    }

    // 释放 Graphics2D 对象
    g.dispose();
  }
}

上面的代码中，我们使用了随机数生成噪点的位置和颜色，并使用 Graphics2D 的 drawLine() 方法在图片上绘制噪点。

如何生成干扰线

在 Java 中生成干扰线可以使用随机数生成干扰线的起始点和结束点，然后使用 Graphics2D 的 drawLine() 方法在图片上绘制干扰线。

例如，下面的代码演示了如何在图片上随机绘制 10 条干扰线：

import java.awt.*;
import java.awt.image.*;
import java.util.Random;

public class Captcha {
  public static void main(String[] args) throws Exception {
    int width = 100;
    int height = 40;

    // 创建 BufferedImage 对象
    BufferedImage image = new BufferedImage(width, height, BufferedImage.TYPE_INT_RGB);

    // 获取图片的 Graphics2D 对象
    Graphics2D g = image.createGraphics();

    // 设置文本的颜色和字体
    g.setColor(Color.WHITE);
    g.setFont(new Font("Arial", Font.BOLD, 20));

    // 绘制文本
    g.drawString("Hello, World!", 10, 30);

    // 创建随机数生成器
    Random rnd = new Random();

    // 绘制干扰线
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
      int x1 = rnd.nextInt(width);
      int y1 = rnd.nextInt(height);
      int x2 = rnd.nextInt(width);
      int y2 = rnd.nextInt(height);
      g.drawLine(x1, y1, x2, y2);
    }

    // 释放 Graphics2D 对象
    g.dispose();
  }
}

上面的代码中，我们使用了随机数生成干扰线的起始点和结束点，并使用 Graphics2D 的 drawLine() 方法在图片上绘制干扰线。到了这一步其实大多数OCR已经不能识别了。

什么样的算法生成噪点比较好

在生成噪点时，最重要的是要保证噪点数量足够多，以增加图片验证码的难度。您可以使用以下算法来生成噪点：

在图片的所有像素点上随机绘制一定数量的噪点。这种方法可以保证噪点数量足够多，但会使图片变得很杂乱，不利于用户识别。
在图片的一部分像素点上随机绘制噪点。这种方法可以使图片看起来清晰一些，但需要调整噪点的数量，以保证噪点数量足够多。
使用图形生成算法生成噪点。这种方法可以生成较为复杂的噪点图形，但需要较多的计算资源。

最终选择哪种方法取决于您的需求和系统的性能。

在 Java 中使用图形生成算法生成噪点，可以使用 Java2D 库中的 Shape 接口和相关的实现类来生成各种图形。例如，使用 Ellipse2D 类可以生成椭圆形噪点，使用 Rectangle2D 类可以生成矩形噪点。

下面是一个简单的示例代码，演示了如何使用图形生成算法生成噪点：

import java.awt.*;
import java.awt.geom.*;
import java.awt.image.*;
import java.util.Random;

public class Captcha {
  public static void main(String[] args) throws Exception {
    int width = 100;
    int height = 40;

    // 创建 BufferedImage 对象
    BufferedImage image = new BufferedImage(width, height, BufferedImage.TYPE_INT_RGB);

    // 获取图片的 Graphics2D 对象
    Graphics2D g = image.createGraphics();

    // 设置文本的颜色和字体
    g.setColor(Color.WHITE);
    g.setFont(new Font("Arial", Font.BOLD, 20));

    // 绘制文本
    g.drawString("Hello, World!", 10, 30);

    // 创建随机数生成器
    Random rnd = new Random();

    // 绘制噪点
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
      Shape shape = new Ellipse2D.Double(rnd.nextDouble() * width, rnd.nextDouble() * height, rnd.nextDouble() * 5 + 1, rnd.nextDouble() * 5 + 1);
      g.fill(shape);
    }

    // 释放 Graphics2D 对象
    g.dispose();
  }
}

验证码如何避免被ocr识别

为了避免验证码被 OCR (Optical Character Recognition, 光学字符识别) 软件识别，可以使用以下几种方法：

增加噪点：在图片中加入噪点（如随机点、线条等），使 OCR 软件难以准确识别文本。
斜放文本：将文本斜放，使 OCR 软件难以识别。
改变字体：使用特殊的字体，使 OCR 软件难以识别。
变换颜色：改变文本的颜色，使 OCR 软件难以识别。
增加干扰元素：在图片中加入干扰元素（如干扰线、干扰图案等），使 OCR 软件难以准确识别文本。

如何斜放文本

单纯的斜放文本只能避免某一些OCR算法，最好是每个字符都倾斜不同的角度。并且保持不同的间距。

在 Java 中斜放文本可以使用 Graphics2D 的 rotate() 方法来旋转文本。例如，下面的代码演示了如何在图片上斜放文本：

import java.awt.*;
import java.awt.image.*;

public class Captcha {
  public static void main(String[] args) throws Exception {
    int width = 100;
    int height = 40;

    // 创建 BufferedImage 对象
    BufferedImage image = new BufferedImage(width, height, BufferedImage.TYPE_INT_RGB);

    // 获取图片的 Graphics2D 对象
    Graphics2D g = image.createGraphics();

    // 设置文本的颜色和字体
    g.setColor(Color.WHITE);
    g.setFont(new Font("Arial", Font.BOLD, 20));

    // 旋转文本
    g.rotate(Math.toRadians(30), width / 2, height / 2);

    // 绘制文本
    g.drawString("Hello, World!", 10, 30);

    // 释放 Graphics2D 对象
    g.dispose();
  }
}

上面的代码中，我们使用 Graphics2D 的 rotate() 方法将文本旋转了 30 度。注意，旋转角度使用的是弧度制，所以需要使用 Math.toRadians() 方法将角度转换为弧度。

四位图形验证码

实现一个支持图形干扰算法,斜放文本,使用特殊的字体,动态文本的颜色的四位图形验证码

import java.awt.*;
import java.awt.geom.*;
import java.awt.image.*;
import java.util.Random;

public class Captcha {
  private static final char[] CHARS = {
    '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
    'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H', 'I', 'J',
    'K', 'L', 'M', 'N', 'O', 'P', 'Q', 'R', 'S', 'T',
    'U', 'V', 'W', 'X', 'Y', 'Z',
    'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h', 'i', 'j',
    'k', 'l', 'm', 'n', 'o', 'p', 'q', 'r', 's', 't',
    'u', 'v', 'w', 'x', 'y', 'z'
  };

  private static Random rnd = new Random();

  public static String generateText() {
    StringBuilder sb = new StringBuilder();
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
      sb.append(CHARS[rnd.nextInt(CHARS.length)]);
    }
    return sb.toString();
  }

  public static Color generateColor() {
    return new Color(rnd.nextInt(256), rnd.nextInt(256), rnd.nextInt(256));
  }

  public static void main(String[] args) throws Exception {
    int width = 120;
    int height = 40;

    // 创建 BufferedImage 对象
    BufferedImage image = new BufferedImage(width, height, BufferedImage.TYPE_INT_RGB);

    // 获取图片的 Graphics2D 对象
    Graphics2D g = image.createGraphics();

    // 绘制背景
    g.setColor(Color.WHITE);
    g.fillRect(0, 0, width, height);

    // 绘制文本
    String text = generateText();
    g.setFont(new Font("Arial", Font.BOLD, 20));
    g.setColor(generateColor());
    g.rotate(Math.toRadians(30), width / 2, height / 2);
    g.drawString(text, 10, 30);

    // 绘制噪点
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
      Shape shape = new Ellipse2D.Double(rnd.nextDouble() * width, rnd.nextDouble() * height, rnd.nextDouble() * 5 + 1, rnd.nextDouble() * 5 + 1);
      g.setColor(generateColor());
      g.fill(shape);
    }

    // 绘制干扰线
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
      g.setColor(generateColor());
      g.drawLine(rnd.nextInt(width), rnd.nextInt(height), rnd.nextInt(width), rnd.nextInt(height));
    }

    // 释放 Graphics2D 对象
    g.dispose();

    // 输出图片
    ImageIO.write(image, "PNG", new File("captcha.png"));
  }
}

上面的代码中，我们使用了 Ellipse2D 类生成椭圆形噪点，并使用随机数生成噪点的位置和大小。我们还使用了 drawLine() 方法生成干扰线，并使用随机数生成干扰线的位置和长度。

可以看到，虽然安全性提高了，但是辨识很困难。

调整噪点的透明度

在 Java 中调整噪点的透明度可以使用 AlphaComposite 类的静态方法 getInstance() 来创建 AlphaComposite 对象，然后使用 setComposite() 方法来设置透明度。例如，下面的代码演示了如何调整噪点的透明度：

import java.awt.*;
import java.awt.geom.*;
import java.awt.image.*;
import java.util.Random;

public class Captcha {
  private static final char[] CHARS = {
    '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
    'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H', 'I', 'J',
    'K', 'L', 'M', 'N', 'O', 'P', 'Q', 'R', 'S', 'T',
    'U', 'V', 'W', 'X', 'Y', 'Z',
    'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h', 'i', 'j',
    'k', 'l', 'm', 'n', 'o', 'p', 'q', 'r', 's', 't',
    'u', 'v', 'w', 'x', 'y', 'z'
  };

  private static Random rnd = new Random();

  public static String generateText() {
    StringBuilder sb = new StringBuilder();
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
      sb.append(CHARS[rnd.nextInt(CHARS.length)]);
    }
    return sb.toString();
  }

  public static Color generateColor() {
    return new Color(rnd.nextInt(256), rnd.nextInt(256), rnd.nextInt(256));
  }

  public static void main(String[] args) throws Exception {
    int width = 120;
    int height = 40;

    // 创建 BufferedImage 对象
    BufferedImage image = new BufferedImage(width, height, BufferedImage.TYPE_INT_RGB);

    // 获取图片的 Graphics2D 对象
    Graphics2D g = image.createGraphics();

    // 绘制背景
    g.setColor(Color.WHITE);
    g.fillRect(0, 0, width, height);

    // 绘制文本
    String text = generateText();
    g.setFont(new Font("Arial", Font.BOLD, 20));
    g.setColor(generateColor());
    g.rotate(Math.toRadians(30), width / 2, height / 2);
    g.drawString(text, 10, 30);
    
    // 调整噪点的透明度
    g.setComposite(AlphaComposite.getInstance(AlphaComposite.SRC_OVER, 0.5f));

    // 绘制噪点
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
      Shape shape = new Ellipse2D.Double(rnd.nextDouble() * width, rnd.nextDouble() * height, rnd.nextDouble() * 5 + 1, rnd.nextDouble() * 5 + 1);
      g.setColor(generateColor());
      g.fill(shape);
    }

    // 绘制干扰线
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
      g.setColor(generateColor());
      g.drawLine(rnd.nextInt(width), rnd.nextInt(height), rnd.nextInt(width), rnd.nextInt(height));
    }

    // 释放 Graphics2D 对象
    g.dispose();

    // 输出图片
    ImageIO.write(image, "PNG", new File("captcha.png"));
  }
}

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