作者 l 上海小胖


验证码是web开发中不可缺少的元素，而python又提供了非常多的验证码模块帮助大家快速生成各种验证码。

那你知道验证码生成的原理吗？所谓知其然，还要知其所以然。面试中，面试官不会因为你对框架很熟悉就夸赞你。

那今天小胖就带大家一层一层拨开验证码的衣服，看看其中的小奥秘 -

演示环境

- 操作系统：windows10

- python版本：python 3.7

- 代码编辑器：pycharm 2018.2

- 使用第三方模块：pillow

验证码的必须元素

1. 一张图片

2. 文本

3. 干扰元素

- 线条干扰

- 小圆点干扰

熟悉pillow库

我们既然需要使用pillow库制作验证码，那么首先我们先来熟悉一下我们需要用到的方法。

1. Image.new: 这个方法可以生成一张图片，有三个参数。
- mode:颜色空间模式，可以是`'RGBA','RGB','L'`等等模式
- size:图片尺寸，接收一个两个整数的元祖
- color:图片的填充颜色，可以是`red，green`等，也可以是rgb的三个整数的元祖。也就是背景颜色
fromPIL importImage
captcha = Image.new( 'RGB', ( 1080, 900), ( 255, 255, 255))
上面代码创建了一个亿RGB为颜色空间模式，尺寸为1080*900，背景颜色为白色的图片。
2. Image.save: 保存图片到本地
- fp: 本地文件名
- format: 可选参数，制定文件后缀名。
fromPIL importImage
captcha = Image.new( 'RGB', ( 1080, 900), ( 255, 255, 255))
# captcha.save('captcha.png')
captcha.save( 'captcha', format= 'png')
上面两种方式保存效果是一样的。
3. Image.show:显示图片，会调用电脑自带的显示图片的软件。
4. ImageFont.truetype: 加载一个字体文件。生成一个字体对象。
fromPIL importImageFont
# 字体文件路径 字体大小
font = ImageFont.truetype( 'simkai.ttf', 16)
5. ImageDraw.Draw: 生成画笔对象。
fromPIL importImage, ImageDraw
captcha = Image.new( 'RGB', ( 1080, 900), 'red')
draw = ImageDraw.Draw(captcha)
上面就创建了一个在captcha这张图片上的画笔，我们在这个图片上画任何东西都会使用这个画笔对象。
6. ImageDraw.Draw.text:在图片上绘制给定的字符
fromPIL importImage, ImageDraw, ImageFont
captcha = Image.new( 'RGB', ( 1080, 900), 'red')
font = ImageFont.truetype( 'simkai.ttf', 16)
draw = ImageDraw.Draw(captcha)
# 字符绘制位置, 绘制的字符, 制定字体, 字符颜色
draw.text(( 0, 0), 'hello world', font=font, fill= 'black')
7. ImageDraw.Draw.line:在图片上绘制线条
fromPIL importImage, ImageDraw, ImageFont
captcha = Image.new( 'RGB', ( 1080, 900), 'red')
draw = ImageDraw.Draw(captcha)
# 线条起点, 线条终点
draw.line([( 0, 0),( 1080, 900)], fill= 'black')
8. ImageDraw.Draw.point: 在图片上绘制点
fromPIL importImage, ImageDraw, ImageFont
captcha = Image.new( 'RGB', ( 1080, 900), 'red')
font = ImageFont.truetype( 'simkai.ttf', 16)
draw = ImageDraw.Draw(captcha)
# 点的位置, 颜色
draw.point(( 500, 500), fill= 'black')
制作我们的验证码我们就会使用到上面的方法。当然，pillow肯定不止这些方法，这里我们就只列举这些了。
制作验证码
1. 首先我们定义一个类，初始化一些需要的参数。
importstring
classCaptcha:
'''
captcha_size: 验证码图片尺寸
font_size: 字体大小
text_number: 验证码中字符个数
line_number: 线条个数
background_color: 验证码的背景颜色
sources: 取样字符集。验证码中的字符就是随机从这个里面选取的
save_format: 验证码保存格式
'''
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
ifsources:
self.sources = sources
else:
self.sources = string.ascii_letters + string.digits
这里说一下string模块。
- string.ascii_letters: 得到a-zA-Z所有字符
- string.digits: 得到0-9所有数字
2. 随机从sources获取字符
importrandom
defget_text(self):
text = random.sample(self.sources,k=self.text_number)
return''.join(text)
random.sample方法：从第一个参数中随机获取字符。获取个数有第二个参数指定。
3. 随机获取绘制字符的颜色
defget_font_color(self):
font_color = (random.randint( 0, 150), random.randint( 0, 150), random.randint( 0, 150))
returnfont_color
4. 随机获取干扰线条的颜色
defget_line_color(self):
line_color = (random.randint( 0, 250), random.randint( 0, 255), random.randint( 0, 250))
returnline_color
5. 编写绘制文字的方法
defdraw_text(self,draw, text, font, captcha_width, captcha_height, spacing=20):
'''
在图片上绘制传入的字符
:param draw: 画笔对象
:param text: 绘制的所有字符
:param font: 字体对象
:param captcha_width: 验证码的宽度
:param captcha_height: 验证码的高度
:param spacing: 每个字符的间隙
:return:
'''
# 得到这一窜字符的高度和宽度
text_width, text_height = font.getsize(text)
# 得到每个字体的大概宽度
every_value_width = int(text_width / 4)
# 这一窜字符的总长度
text_length = len(text)
# 每两个字符之间拥有间隙，获取总的间隙
total_spacing = (text_length -1) * spacing
iftotal_spacing + text_width >= captcha_width:
raiseValueError( "字体加中间空隙超过图片宽度!")
# 获取第一个字符绘制位置
start_width = int( (captcha_width - text_width - total_spacing) / 2)
start_height = int( (captcha_height - text_height) / 2)
# 依次绘制每个字符
forvalue intext:
position = start_width, start_height
print(position)
# 绘制text
draw.text(position, value, font=font, fill=self.get_font_color)
# 改变下一个字符的开始绘制位置
start_width = start_width + every_value_width + spacing
6. 绘制线条的方法
defdraw_line(self, draw, captcha_width, captcha_height):
'''
绘制线条
:param draw: 画笔对象
:param captcha_width: 验证码的宽度
:param captcha_height: 验证码的高度
:return:
'''
# 随机获取开始位置的坐标
begin = (random.randint( 0,captcha_width/ 2), random.randint( 0, captcha_height))
# 随机获取结束位置的坐标
end = (random.randint(captcha_width/ 2,captcha_width), random.randint( 0, captcha_height))
draw.line([begin, end], fill=self.get_line_color)
7. 绘制小圆点
defdraw_point(self, draw, point_chance, width, height):
'''
绘制小圆点
:param draw: 画笔对象
:param point_chance: 绘制小圆点的几率 概率为 point_chance/100
:param width: 验证码宽度
:param height: 验证码高度
:return:
'''
# 按照概率随机绘制小圆点
forw inrange(width):
forh inrange(height):
tmp = random.randint( 0, 100)
iftmp < point_chance:
draw.point((w, h), fill=self.get_line_color)
8. 制作验证码
defmake_captcha(self):
# 获取验证码的宽度， 高度
width, height = self.captcha_size
# 生成一张图片
captcha = Image.new( 'RGB',self.captcha_size,self.background_color)
# 获取字体对象
font = ImageFont.truetype( 'simkai.ttf',self.font_size)
# 获取画笔对象
draw = ImageDraw.Draw(captcha)
# 得到绘制的字符
text = self.get_text(
# 绘制字符
self.draw_text(draw, text, font, width, height)
# 绘制线条
fori inrange(self.line_number):
self.draw_line(draw, width, height)
# 绘制小圆点 10是概率 10/100， 10%的概率
self.draw_point(draw, 10,width,height)
# 保存图片
captcha.save( 'captcha',format=self.format)
# 显示图片
captcha.show
这样，我们就生成了我们的图片验证码了，效果图:

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