用 JS 實(shí)現(xiàn)了識(shí)別網(wǎng)頁(yè)驗(yàn)證碼的功能！
很高興大家喜歡！Github：leonof/imgRecJs[1]，剛剛上傳，代碼還需要完善～因?yàn)橛胁簧偻瑢W(xué)表示訓(xùn)練和識(shí)別有疑問(wèn)，我做了個(gè)小接口放在最后，可以方便大家先把流程走通。
后續(xù)會(huì)更新：將 js 代碼等打包成 chrome 擴(kuò)展程序，這樣就可以讓瀏覽器自動(dòng)識(shí)別，完全傻瓜式使用啦～！（更新啦：利用 chrome 擴(kuò)展，讓瀏覽器執(zhí)行我們的腳本[2]）
其實(shí)整篇文章難度不高，網(wǎng)上也有很多 java、c 等的代碼。只是當(dāng)時(shí)我寫(xiě)代碼的時(shí)候，沒(méi)有找到純 js 可以用的代碼和庫(kù)，不能打包成 chrome 擴(kuò)展，用起來(lái)還是不太方便的。所以在驗(yàn)證了思路的可行性后，我就大致寫(xiě)下來(lái)，給他人以方便吧。
目前有多種驗(yàn)證碼識(shí)別思路，限于能力有限，我只好采用了最簡(jiǎn)單的機(jī)器學(xué)習(xí)。目標(biāo)驗(yàn)證碼也比較簡(jiǎn)單，如：
（含字母也一樣）
識(shí)別控制速度在 0.1 秒以內(nèi)的話，正確率在 99.99999%（因?yàn)橐恢笔亲R(shí)別正確哈哈哈）。
在動(dòng)手之前，先梳理一下大致思路，方便比較獨(dú)立的同學(xué)自己嘗試完成代碼：
1、先分析網(wǎng)頁(yè) DOM 結(jié)構(gòu)，載入驗(yàn)證碼圖片。
2、將圖片畫(huà)到 canvas 上，拿到圖片的像素?cái)?shù)據(jù)。
3、先后對(duì)圖片進(jìn)行二值化、腐蝕膨脹、切割、旋轉(zhuǎn)、縮放處理。
4、記錄處理后的單個(gè)數(shù)字的二值化數(shù)據(jù)，并人工錄入真實(shí)數(shù)字。
5、重復(fù)訓(xùn)練。
6、識(shí)別時(shí)，用處理后的圖像與庫(kù)中數(shù)據(jù)對(duì)比，取得最相近的數(shù)據(jù)，得到真實(shí)數(shù)字。
（以下優(yōu)化）
7、數(shù)據(jù)量大時(shí)，可以取前幾個(gè)相似數(shù)據(jù)，并按權(quán)重從中選出最可能的數(shù)字，以提高準(zhǔn)確度。
8、也可查找到相似度足夠高時(shí)停止搜索，取其作為最后識(shí)別結(jié)果，以提升效率。
大神們可以直接去寫(xiě)了，我這低級(jí)簡(jiǎn)單的代碼會(huì)遭你們嘲笑的。。。比較急于求成的同學(xué)也可以不用看了，回頭直接拿 demo 去修改吧！
好吧既然你看到這里了，我就盡量說(shuō)的清楚明白一點(diǎn)。
在動(dòng)手之前，我簡(jiǎn)單模擬一下需要輸入驗(yàn)證碼的網(wǎng)站，效果如下：
好吧，是真的簡(jiǎn)單…點(diǎn)擊圖片可以更換驗(yàn)證碼，輸入框用來(lái)輸入，按鈕模擬提交，如下：
我們就假裝他作為我們要自動(dòng)識(shí)別的目標(biāo)。
一、分析網(wǎng)頁(yè) DOM 結(jié)構(gòu)，載入驗(yàn)證碼圖片。
我們可以看到，驗(yàn)證碼的 url 是：img/0.jpg。我這里的 url 會(huì)變化，是為了模擬更換驗(yàn)
- ctx1.drawImage(img,0,0,img.width,img.height);
證碼的過(guò)程。但實(shí)際上，由于驗(yàn)證碼絕大多數(shù)為后臺(tái)生成的，所以地址是固定的。那么我們很容易就可以拿到圖片數(shù)據(jù)：new 一個(gè) Image，賦值 url 即可（直接 get 到 img 元素也行）。參考代碼：
- var img = document.getElementById("img");
二、將圖片畫(huà)到 canvas 上，拿到圖片的像素?cái)?shù)據(jù)。
要將圖片畫(huà)到 canvas 上，首先要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè) canvas 并初始化。參考代碼：
- var canvas1 = document.createElement("canvas");
- document.getElementsByTagName("body")[0].appendChild(canvas1);
- canvas1.style.backgroundColor = "cornsilk";
- var ctx1 = canvas1.getContext("2d");
隨后，將圖片繪制上去。參考代碼：
- ctx1.drawImage(img,0,0,img.width,img.height);
然后我們就可以利用 canvas，拿到圖片的像素?cái)?shù)據(jù)。參考代碼：
- var imgData = ctx1.getImageData(0,0,WIDTH,HEIGHT);
三、先后對(duì)圖片進(jìn)行二值化、腐蝕膨脹、切割、旋轉(zhuǎn)、縮放處理。
這部分是圖像識(shí)別的重點(diǎn)，直接影響到識(shí)別準(zhǔn)確率和速度。復(fù)雜的驗(yàn)證碼還應(yīng)加上去躁等處理過(guò)程。比如可以檢測(cè)貫穿的橫線并消除，或者將顏色高度統(tǒng)一的背景去掉等等。我們的圖片幾乎沒(méi)有干擾，只有簡(jiǎn)單的旋轉(zhuǎn)和縮放，故直接進(jìn)行二值化操作（二值化也能去掉少量的干擾）。
1、二值化操作的思路是：計(jì)算圖片的平均灰度作為閾值，比閾值大的置為純黑，反之純白。參考代碼：
- function toHex(fromImgData){//二值化圖像
- var fromPixelData = fromImgData.data;
- var greyAve = 0;
- for(var j=0;j<WIDTH*HEIGHT;j++){
- var r = fromPixelData[4*j];
- var g = fromPixelData[4*j+1];
- var b = fromPixelData[4*j+2];
- greyAve += r*0.3 + g*0.59 + b*0.11;
- }
- greyAve /= WIDTH*HEIGHT;//計(jì)算平均灰度值。
- for(j=0;j<WIDTH*HEIGHT;j++){
- r = fromPixelData[4*j];
- g = fromPixelData[4*j+1];
- b = fromPixelData[4*j+2];
- var grey = r*0.333 + g*0.333 + b*0.333;//取平均值。
- greygrey = grey>greyAve?255:0;
- fromPixelData[4*j] = grey;
- fromPixelData[4*j+1] = grey;
- fromPixelData[4*j+2] = grey;
- }
- return fromImgData;
- }//二值化圖像
二值化后，效果如圖：
可以發(fā)現(xiàn)，簡(jiǎn)單的背景色是可以去掉的。
二值化處理之后，就可以將圖片轉(zhuǎn)換成數(shù)組（存 0 或 1）來(lái)保存了。參考代碼如下：
- function toXY(fromImgData){
- var result = new Array(HEIGHT);
- var fromPixelData = fromImgData.data;
- for(var j=0;j<HEIGHT;j++){
- result[j] = new Array(WIDTH);
- for(var k=0;k<WIDTH;k++){
- var r = fromPixelData[4*(j*WIDTH+k)];
- var g = fromPixelData[4*(j*WIDTH+k)+1];
- var b = fromPixelData[4*(j*WIDTH+k)+2];
- result[j][k] = (r+g+b)>500?0:1;//賦值0、1給內(nèi)部數(shù)組
- }
- }
- return result;
- }//圖像轉(zhuǎn)數(shù)組
2、接下來(lái)是腐蝕、膨脹。腐蝕的基本思路在于，將所有白色周?chē)南袼囟贾贸砂咨源藖?lái)消除游離的個(gè)別黑色像素點(diǎn)噪聲。膨脹正好相反，將黑色周?chē)贸珊谏龜?shù)字內(nèi)部的個(gè)別白色。同時(shí)，腐蝕、膨脹的操作可以讓圖片更加平滑。參考代碼：
- function corrode(fromArray){
- for(var j=1;j<fromArray.length-1;j++){
- for(var k=1;k<fromArray[j].length-1;k++){
- if(fromArray[j][k]==1&&fromArray[j-1][k]+fromArray[j+1][k]+fromArray[j][k-1]+fromArray[j][k+1]==0){
- fromArray[j][k] = 0;
- }
- }
- }
- return fromArray;
- }//腐蝕（簡(jiǎn)單）
- function expand(fromArray){
- for(var j=1;j<fromArray.length-1;j++){
- for(var k=1;k<fromArray[j].length-1;k++){
- if(fromArray[j][k]==0&&fromArray[j-1][k]+fromArray[j+1][k]+fromArray[j][k-1]+fromArray[j][k+1]==4){
- fromArray[j][k] = 1;
- }
- }
- }
- return fromArray;
- }//膨脹（簡(jiǎn)單）
由于我們的圖片背景干擾不是很強(qiáng)烈，所以基本看不出差別。不過(guò)對(duì)于計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，還是有不同的喲～尤其是背景復(fù)雜的圖片，這一步很好用。
3、切割。
由于我們的圖片內(nèi)各數(shù)字沒(méi)有粘連，所以切割時(shí)只需要從上至下，從左至右掃描圖片，發(fā)現(xiàn)圖片某一豎行均為白色，就切一刀。有粘連的驗(yàn)證碼比較困難，暫時(shí)不討論了。參考代碼：
- function split(fromArray,count){
- var numNow = 0;
- var status = false;
- var w = fromArray[0].length;
- for(var k=0;k<w;k++) {//遍歷圖像
- var sumUp = 0;
- for (var j=0;j<fromArray.length;j++) //檢測(cè)整列是否有圖像
- sumUp += fromArray[j][k];
- if(sumUp == 0){//切割
- for (j=0;j<fromArray.length-1;j++)
- fromArray[j].remove(k);
- w --;
- k --;
- status = false;
- continue;
- }
- else{//切換狀態(tài)
- if(!status)
- numNow ++;
- status = true;
- }
- if(numNow!=count){//不是想要的數(shù)字
- for (j=0;j<fromArray.length-1;j++)
- fromArray[j].remove(k);
- w --;
- k --;
- }
- }
- return fromArray;
- }//切割，獲取特定數(shù)字
切割后，左右的空白因?yàn)槎急磺辛耍蜎](méi)有了。但是上下仍然存在空白，所以進(jìn)行處理。這里比較簡(jiǎn)單，就不放代碼了，思路和切割類(lèi)似，但簡(jiǎn)單很多。
4、旋轉(zhuǎn)、縮放。
其實(shí)旋轉(zhuǎn)不是必要的。沒(méi)有旋轉(zhuǎn)的步驟，可以用更多的數(shù)據(jù)量訓(xùn)練來(lái)彌補(bǔ)。同理，縮放也不是必須的。先大致講一下思路：旋轉(zhuǎn)和縮放都再次利用了 canvas，將圖片畫(huà)上去之后，利用 canvas 的方法操作圖片旋轉(zhuǎn)或縮放，之后再把數(shù)據(jù)拿下來(lái)，就像我們最開(kāi)始讀圖片時(shí)做的一樣。旋轉(zhuǎn)時(shí)，取順時(shí)針逆時(shí)針各 90 度，取左右寬度最窄的角度，當(dāng)作數(shù)字站立的旋轉(zhuǎn)角度。縮放時(shí)，直接按預(yù)設(shè)長(zhǎng)寬畫(huà)圖即可。這里我就只寫(xiě)了縮放。處理后再轉(zhuǎn)換回?cái)?shù)組形式。參考代碼：
- function zoomToFit(fromArray){
- var imgD = fromXY(fromArray);
- var w = lastWidth;
- var h = lastHeight;
- var tempc1 = document.createElement("canvas");
- var tempc2 = document.createElement("canvas");
- tempc1.width = fromArray[0].length;
- tempc1.height = fromArray.length;
- tempc2.width = w;
- tempc2.height = h;
- var tempt1 = tempc1.getContext("2d");
- var tempt2 = tempc2.getContext("2d");
- tempt1.putImageData(imgD,0,0,0,0,tempc1.width,tempc1.height);
- tempt2.drawImage(tempc1,0,0,w,h);
- var returnImageD = tempt2.getImageData(0,0,WIDTH,HEIGHT);
- fromArray = toXY(returnImageD);
- fromArray.length = h;
- for(var i=0;i<h;i++)
- fromArray[i].length = w;
- return fromArray;
- }//尺寸歸一化
處理后效果如圖：
四、記錄處理后的單個(gè)數(shù)字的二值化數(shù)據(jù)，并人工錄入真實(shí)數(shù)字。
到這里，圖像處理就搞定了，后面的工作就比較簡(jiǎn)單了。我們把上一步得到的數(shù)組和真實(shí)的數(shù)字一起保存起來(lái)。這個(gè)過(guò)程可以有很多方法。我當(dāng)時(shí)采取了大家一起錄入的方式，所以搭建了 PHP+MySQL 的服務(wù)器，用數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)。這塊就不詳述了，大家各顯神威。
五、重復(fù)訓(xùn)練
為了方便訓(xùn)練，我直接在頁(yè)面里增加了手動(dòng)輸入的地方，提交后刷新驗(yàn)證碼，繼續(xù)提交。提交 20 個(gè)驗(yàn)證碼（20*4=80 個(gè)數(shù)字）后，便經(jīng)常可以正確識(shí)別出 4 位驗(yàn)證碼，在單個(gè)數(shù)字的數(shù)據(jù)量在 300 左右時(shí)（大約需要 300/4=75 個(gè)驗(yàn)證碼），識(shí)別效率已經(jīng)在 95%以上。在 500 左右時(shí)已經(jīng)基本見(jiàn)不到錯(cuò)誤識(shí)別的情況了，這時(shí)候已經(jīng)可以寫(xiě)代碼實(shí)現(xiàn)自我訓(xùn)練了。此時(shí)識(shí)別一次大約需要 0.06 秒。
六、識(shí)別時(shí)，用處理后的圖像與庫(kù)中數(shù)據(jù)對(duì)比，取得最相近的數(shù)據(jù)，得到真實(shí)數(shù)字。
這塊也比較簡(jiǎn)單。訓(xùn)練完成后，我將數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)導(dǎo)出，保存成了一個(gè)大的數(shù)組，直接用 js 就可以讀了。識(shí)別時(shí)遍歷所有的數(shù)據(jù)，按像素點(diǎn)逐一比較。由于尺寸做了歸一化，所以直接數(shù)有多少像素匹配即可。匹配數(shù)量最多的即為識(shí)別出的結(jié)果。我只找到了最開(kāi)始寫(xiě)的 PHP 代碼，先放一下吧，有點(diǎn)懶得再寫(xiě) js 了…：
- function check($str)
- {
- $str = str_split($str,1);
- $length = count($str);
- $tempNum = 0;
- $tempSimmiar = 0;
- $query = "SELECT * FROM numkeys";
- $sth = execSql($query);
- while ($RES = $sth->fetch()) {
- $thisSimmiar = 0;
- $thisFeature = str_split($RES["feature"],1);
- $thisNum = $RES["resultnum"];
- for($i=0;$i<$length;$i++){
- if($thisFeature[$i]==$str[$i]){
- $thisSimmiar ++;
- }
- }
- if($thisSimmiar>$tempSimmiar){
- $tempSimmiar = $thisSimmiar;
- $tempNum = $thisNum;
- }
- }
- return $tempNum;
- }
七、優(yōu)化部分
這塊就大家自己看著來(lái)吧，因?yàn)槲业膱D片不是很復(fù)雜，數(shù)據(jù)量也不是很大（千條級(jí)別），所以也沒(méi)啥優(yōu)化的必要，每次識(shí)別大約 0.1 秒吧。所以我只是沒(méi)事干，做了之前大綱里寫(xiě)了那兩個(gè)優(yōu)化。其實(shí)我感覺(jué)主要的優(yōu)化方向還是圖像處理那塊，盡量減少干擾，才能提高效率，也能檢測(cè)更復(fù)雜的驗(yàn)證碼。
PS：訓(xùn)練和識(shí)別的接口：
訓(xùn)練：POST 發(fā)送 username（用戶名）、password（密碼）、n1（第一個(gè)數(shù)組）、n2、n3
、n4、num（真實(shí)四位字符）至 http://www.leonszone.cn/test/yanzhengma/train.php[3]。參考代碼：
- function sendData() {
- var str = prompt("請(qǐng)輸入驗(yàn)證碼:", "");
- if(!str)
- return false;
- postData = {//整合數(shù)據(jù)包
- username: 'pdgzfx',
- password: 'pdgzfx',
- nums: str,
- n1: numsArray[0],
- n2: numsArray[1],
- n3: numsArray[2],
- n4: numsArray[3]
- };
- $.ajax({
- url: 'http://www.leonszone.cn/test/yanzhengma/train.php',
- type: 'POST',
- data: postData,
- success: function (data) {
- console.log(data);
- setTimeout(function () {
- location.reload();
- },1000);
- }
- });
- }
識(shí)別：POST 發(fā)送 username（用戶名）、password（密碼）、n1（第一個(gè)數(shù)組）、n2、n3、n4 至 http://www.leonszone.cn/test/yanzhengma/check.php[4]。參考代碼：
- function getData() {
- postData = {//整合數(shù)據(jù)包
- username: 'pdgzfx',
- password: 'pdgzfx',
- nums: 'help!!!',
- n1: numsArray[0],
- n2: numsArray[1],
- n3: numsArray[2],
- n4: numsArray[3]
- };
- $.ajax({
- url: 'http://www.leonszone.cn/test/yanzhengma/check.php',
- type: 'POST',
- data: postData,
- success: function (data) {
- $("#Vercode").val(data);
- console.log(data);
- }
- });
- }
注冊(cè)用戶名密碼（防止大家的庫(kù)混淆）：POST 或 GET 發(fā)送 username（用戶名）、password（密碼）至 http://www.leonszone.cn/test/yanzhengma/regist.php[5]。參考代碼：
- function getData() {
- postData = {//整合數(shù)據(jù)包
- username: 'pdgzfx',
- password: 'pdgzfx',
- };
- $.ajax({
- url: 'http://www.leonszone.cn/test/yanzhengma/regist.php',
- type: 'POST',
- data: postData,
- success: function (data) {
- console.log(data); } }); }
或直接瀏覽器訪問(wèn)：http://www.leonszone.cn/test/yanzhengma/regist.php\?username= 你的用戶名 \&amp;password=[6]你的密碼
好累，先休息下，看看有沒(méi)有人看吧…（我感覺(jué)應(yīng)該沒(méi)多少人= = 還真的有人！！！）
