Java简单验证码的识别

1. 需求

package com.clzhang.sample.net;

import java.awt.Color;
import java.awt.image.BufferedImage;
import java.io.File;
import java.io.FileFilter;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;

import javax.imageio.ImageIO;

import org.apache.http.HttpEntity;
import org.apache.http.HttpResponse;
import org.apache.http.client.HttpClient;
import org.apache.http.client.methods.HttpGet;
import org.apache.http.impl.client.DefaultHttpClient;
import org.apache.http.protocol.BasicHttpContext;

/**
* 这是一个自动识别验证码的程序。要求是简单的验证码，固定大小，固定位置，固定字体；字体纯色最好，如不是需要修改代码。
*
* @author acer
*
*/
public class ImageProcess {
// 存放所有下载验证码的目录
private static final String DOWNLOAD_DIR = "D:\\Work\\helloworld\\resources\\validate\\download";

// 存放已经拆分开的单个数字图片的目录，供比对用
private static final String TRAIN_DIR = "D:\\Work\\helloworld\\resources\\validate\\train";

// 存放比对结果的目录（重新以验证码所含数字命名文件，非常直观）
private static final String RESULT_DIR = "D:\\Work\\helloworld\\resources\\validate\\result";

// 存放比对图片与代表数字的Map
private static Map<BufferedImage, String> trainMap = new HashMap<BufferedImage, String>();

// 图片过滤器，想要什么样的图片，传进名称即可。如：png/gif/.png
static class ImageFileFilter implements FileFilter {
private String postfix = ".png";

public ImageFileFilter(String postfix) {
if(!postfix.startsWith("."))
postfix = "." + postfix;

this.postfix = postfix;
}

@Override
public boolean accept(File pathname) {
return pathname.getName().toLowerCase().endsWith(postfix);
}
}

static {
try {
// 将TRAIN_DIR目录的供比对的图片装载进来
File dir = new File(TRAIN_DIR);
File[] files = dir.listFiles(new ImageFileFilter("png"));
for (File file : files) {
trainMap.put(ImageIO.read(file), file.getName().charAt(0) + "");
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}

// 1.下载验证码：将多个验证码图片下载到指定目录，要求各种可能的验证码（单个数字）都应该有，比如：0-9。
private void downloadImage() throws Exception {
HttpClient httpClient = new DefaultHttpClient();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
String url = "http://www.yoursite.com/yz.php";
HttpGet getMethod = new HttpGet(url);
try {
HttpResponse response = httpClient.execute(getMethod, new BasicHttpContext());
HttpEntity entity = response.getEntity();
InputStream instream = entity.getContent();
OutputStream outstream = new FileOutputStream(new File(DOWNLOAD_DIR, i + ".png"));
int l = -1;
byte[] tmp = new byte[2048];
while ((l = instream.read(tmp)) != -1) {
outstream.write(tmp);
}
outstream.close();
} finally {
getMethod.releaseConnection();
}
}

System.out.println("下载验证码完毕！");
}

// 2.去除图像干扰像素（非必须操作，只是可以提高精度而已）。
public static BufferedImage removeInterference(BufferedImage image)
throws Exception {
int width = image.getWidth();
int height = image.getHeight();
for (int x = 0; x < width; ++x) {
for (int y = 0; y < height; ++y) {
if (isFontColor(image.getRGB(x, y))) {
// 如果当前像素是字体色，则检查周边是否都为白色，如都是则删除本像素。
int roundWhiteCount = 0;
if(isWhiteColor(image, x+1, y+1))
roundWhiteCount++;
if(isWhiteColor(image, x+1, y-1))
roundWhiteCount++;
if(isWhiteColor(image, x-1, y+1))
roundWhiteCount++;
if(isWhiteColor(image, x-1, y-1))
roundWhiteCount++;
if(roundWhiteCount == 4) {
image.setRGB(x, y, Color.WHITE.getRGB());
}
}
}
}
return image;
}

// 取得指定位置的颜色是否为白色，如果超出边界，返回true
// 本方法是从removeInterference方法中摘取出来的。单独调用本方法无意义。
private static boolean isWhiteColor(BufferedImage image, int x, int y) throws Exception {
if(x < 0 || y < 0) return true;
if(x >= image.getWidth() || y >= image.getHeight()) return true;

Color color = new Color(image.getRGB(x, y));

return color.equals(Color.WHITE)?true:false;
}

// 3.判断拆分验证码的标准：就是定义验证码中包含的各数字的x、y坐标值，及它们的宽度（width）、高度（height）。
private static List<BufferedImage> splitImage(BufferedImage image) throws Exception {
final int DIGIT_WIDTH = 19;
final int DIGIT_HEIGHT = 17;

List<BufferedImage> digitImageList = new ArrayList<BufferedImage>();
digitImageList.add(image.getSubimage(2, 2, DIGIT_WIDTH, DIGIT_HEIGHT));
digitImageList.add(image.getSubimage(20, 2, DIGIT_WIDTH, DIGIT_HEIGHT));
digitImageList.add(image.getSubimage(40, 2, DIGIT_WIDTH, DIGIT_HEIGHT));
digitImageList.add(image.getSubimage(60, 2, DIGIT_WIDTH, DIGIT_HEIGHT));

return digitImageList;
}

// 4.判断字体的颜色含义：正常可以用rgb三种颜色加起来表示，字与非字应该有显示的区别，找出来。
private static boolean isFontColor(int colorInt) {
Color color = new Color(colorInt);

return color.getRed() + color.getGreen() + color.getBlue() == 340;
}

// 5.将下载的验证码图片全部拆分到另一个目录。
public void generateStdDigitImgage() throws Exception {
File dir = new File(DOWNLOAD_DIR);
File[] files = dir.listFiles(new ImageFileFilter("png"));

int counter = 0;
for (File file : files) {
BufferedImage image = ImageIO.read(file);
removeInterference(image);
List<BufferedImage> digitImageList = splitImage(image);
for (int i = 0; i < digitImageList.size(); i++) {
BufferedImage bi = digitImageList.get(i);
ImageIO.write(bi, "PNG", new File(TRAIN_DIR, "temp_" + counter++ + ".png"));
}
}
System.out.println("生成供比对的图片完毕，请到目录中手工识别并重命名图片，并删除其它无关图片！");
}

// 7.测试判断效果：运行方法，可以调整rgb三值，以达到高的分辨率。
// 目前此方法提供在输出判断结果的同时，在目标目录生成以判断结果命名的新验证码图片，以批量检查效果。
public void testDownloadImage() throws Exception {
File dir = new File(DOWNLOAD_DIR);
File[] files = dir.listFiles(new ImageFileFilter("png"));

for (File file : files) {
String validateCode = getValidateCode(file);
System.out.println(file.getName() + "=" + validateCode);
}

System.out.println("判断完毕，请到相关目录检查效果！");
}

/**
* 8.提供给外界接口调用。
* @param file
* @return
* @throws Exception
*/
public static String getValidateCode(File file) throws Exception {
// 装载图片
BufferedImage image = ImageIO.read(file);
removeInterference(image);
// 拆分图片
List<BufferedImage> digitImageList = splitImage(image);

// 循环每一位数字图进行比对
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (BufferedImage digitImage : digitImageList) {
String result = "";
int width = digitImage.getWidth();
int height = digitImage.getHeight();

// 最小的不同次数（初始值为总像素），值越小就越像。
int minDiffCount = width * height;
for (BufferedImage bi : trainMap.keySet()) {
// 对每一位数字图与字典中的进行按像素比较
int currDiffCount = 0; // 按像素比较不同的次数
outer : for (int x = 0; x < width; ++x) {
for (int y = 0; y < height; ++y) {
if (isFontColor(digitImage.getRGB(x, y)) != isFontColor(bi.getRGB(x, y))) {
// 按像素比较如果不同，则加1；
currDiffCount++;
// 如果值大于minDiffCount，则不用再比较了，因为我们要找最小的minDiffCount。
if (currDiffCount >= minDiffCount)
break outer;
}
}
}
if (currDiffCount < minDiffCount) {
// 现在谁差别最小，就先暂时把值赋予给它
minDiffCount = currDiffCount;
result = trainMap.get(bi);
}
}
sb.append(result);
}
ImageIO.write(image, "PNG", new File(RESULT_DIR, sb.toString() + ".png"));

return sb.toString();
}

public static void main(String[] args) throws Exception {
ImageProcess ins = new ImageProcess();

// 第1步，下载验证码到DOWNLOAD_DIR
//        ins.downloadImage();

// 第2步，去除干扰的像素
//        File dir = new File(DOWNLOAD_DIR);
//        File[] files = dir.listFiles(new ImageFileFilter("png"));
//        for (File file : files) {
//            BufferedImage image = ImageIO.read(file);
//            removeInterference(image);
//            ImageIO.write(image, "PNG", file);
//            System.out.println("成功处理：" + file.getName());
//        }

// 第3步，判断拆分验证码的标准
// 通过PhotoShop打开验证码并放大观察，我这儿的结果参考splitImage()方法中的变量

// 第4步，判断字体的颜色含义
// 通过PhotoShop打开验证码并放大观察，我这儿字体颜色的rgb总值加起来在340。因为是纯色。

// 第5步，将下载的验证码图片全部拆分到TRAIN_DIR目录。
//        ins.generateStdDigitImgage();

// 第6步，手工命名文件
// 打开资源管理器，选择TRAIN_DIR，分别找出显示0-9数字的文件，以它的名字重新命名，删除其它所有的。

// 第7步，测试判断效果，运行后打开RESULT_DIR，检查文件名是否与验证码内容一致。
ins.testDownloadImage();

// 第8步，提供给外界接口调用。
//        String validateCode = ImageProcess.getValidateCode(new File(DOWNLOAD_DIR, "0.png"));
//        System.out.println("验证码为：" + validateCode);
}
}