开发必学的验证码，教你用Python从零写一个验证码

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本文授权转载自Python专栏，禁二次转载

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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

from PIL  import Image

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。

from PIL  import Image

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。

from PIL  import ImageFont

# 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。

from PIL  import Image, 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

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

from PIL  import Image, 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

from PIL  import Image, 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。

import string

class Captcha():
     '''
    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
         if sources:
            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

import random

def get_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

def get_font_color(self):
    font_color = (random.randint( 0,  150), random.randint( 0,  150), random.randint( 0,  150))
     return font_color

4. 随机获取干扰线条的颜色

def get_line_color(self):
    line_color = (random.randint( 0,  250), random.randint( 0,  255), random.randint( 0,  250))
     return line_color

5. 编写绘制文字的方法

def draw_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

     if total_spacing + text_width >= captcha_width:
         raise ValueError( "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
     for value  in text:
        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

def draw_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

def draw_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
     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. 制作验证码

def make_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
     for i  in range(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:

后台回复 关键字 「 验证码 」 ，获取完整代码 ～

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