CN101339666A - 一种图片验证码的生成方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种图片验证码的生成方法，包括：建立至少两个图层，其中，最底层图层中至少包括验证码图形，最底层图层之外的图层中分别包括用于覆盖所述验证码图形的图片；所述验证码图形与最底层图层之外的图层中包括的图片相对运动，且所述图片在任一时刻部分覆盖所述验证码图形；将建立的所述至少两个图层合并，生成动画形式的图片验证码。本发明还同时公开了一种图片验证码的生成装置，包括图层建立模块和图片形成模块；采用本发明的方法和装置所生成的图片验证码，能够有效防止程序对于验证码图形的破解。

Description

一种图片验证码的生成方法和装置

技术领域

本发明涉及网络应用中的图片处理技术，尤其涉及一种图片验证码的生成方法和装置。

背景技术

随着计算机和计算机网络的日益普及，互联网已经深入到人们工作、学习和生活的各个领域。网络发展在提供便利的同时也带来了各种挑战。一些别有用心的人会利用机器人程序大量的不当使用网络免费资源，例如群发垃圾邮件等，使得服务器效能大为降低；也有人利用程序不断发出服务请求回应，进行“饱和攻击”，以达到使服务器瘫痪的目的；甚至还有人尝试利用暴力破解等手段进行虚拟财产盗窃等。为避免上述恶意行为，提供能够实现使计算机自动分辨信息是来自合理使用者、或来自非正当使用的机器人程序的方案，就显得极为重要。

现有技术中提出了图片验证码的概念，其主要目的就是用来分辨网络服务使用者是程序还是用户。通常，图片验证码为静态的含有字符的图片，通过要求使用者输入所述图片中显示的字符来区别合理使用者、或程序。一般认为在一定次数内正确输入图片中字符的使用者为合理使用者，而在一定次数内一直输入错误的使用者为程序，以此实现对合理使用者与程序的区分。

但随着人工智能和图像理解技术的发展，程序对于不太复杂的图片中的字符的识别能力逐渐提高，目前的识别率已达到20％左右。因此，在人类视觉可辨认的前提下，人们通过如图1所示的字符扭曲、或在图片中增加噪声等方式，来提高图片验证码的抗机器破解能力。甚至，提出了通过动态图片验证码、或在动态图片验证码之上增加不同帧等方式，以进一步提高图片验证码的抗机器破解能力。但是，随着程序识别功能的不断提高，类似图1所示的动态图片仍然能够在某一时刻被程序通过截屏的方式截取到包含全部验证码的图片，进而通过静态图片验证码的破解方法实现对图片验证码的破解，如此，同样无法有效对抗机器对验证码的破解。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种图片验证码的生成方法和装置，能使生成的图片验证码有效防止程序对于验证码图形的破解。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种图片验证码的生成方法，包括：

建立至少两个图层，其中，最底层图层中至少包括验证码图形，最底层图层之外的图层中分别包括用于覆盖所述验证码图形的图片；所述验证码图形与最底层图层之外的图层中包括的图片相对运动，且所述图片在任一时刻部分覆盖所述验证码图形；

将建立的所述至少两个图层合并，生成动画形式的图片验证码。

其中，所述图片在任一时刻部分覆盖所述验证码图形为：所述验证码图形中的各个部分在一定时间内的不同时间点、或不同时间段内可见。

其中，所述验证码图形包含于位于最底层图层的图片中；相应的，所述相对运动为：包含验证码图形的图片与所述各个图层中包括的图片之间相对运动。

上述方案中，所述验证码图形与最底层图层之外的图层中包括的图片之间相对运动的运动方向、运动速度任意设定。

上述方案中，所述最底层图层之外的各个图层中包括的图片不透明、或具有一定的透明度、或不透明且具有通孔；且，至少一个所述图片不透明、或者不透明且具有通孔。其中，所述通孔为圆形、椭圆形、方形、8字形；所述通孔为一个以上通孔时，各通孔的大小相同或不同。

本发明还提供了一种图片验证码的生成装置，包括：图层建立模块、以及图片形成模块，其中，

图层建立模块，用于建立至少两个图层，所建立的至少两个图层中，最底层图层至少包括验证码图形，最底层图层之外的其他各个图层中包括用于覆盖所述验证码图形的图片，所述验证码图形与各个图片相对运动，且所述图片在任一时刻部分覆盖所述验证码图形；

图片形成模块，用于将图层建立模块所建立的图层合并，生成动画形式的图片验证码。

上述方案中，所述图片在任一时刻部分覆盖所述验证码图形为：所述验证码图形中的各个部分在一定时间内的不同时间点、或不同时间段内可见。

上述方案中，该装置还包括图片覆盖处理模块，用于确定覆盖方式、运动方向、运动速度。

本发明所提供的图片验证码的生成方法和装置，首先建立至少两个图层，最底层图层中包括验证码图形，其他图层中包括可以覆盖验证码图形的图片，通过图片的覆盖，使得验证码图形在任意时刻均无法完全可见，也就是说，通过验证码图形与所述图片之间的相对运动，可使验证码图形中的各个部分在一定时间内的不同时间点、或不同时间段内可见；之后将建立的图层合并，生成图片验证码，使合理使用者可以通过自身对验证码图形的记忆，组合所述验证码图形，完成验证码图形的分辨；而程序类的不合理使用者则由于无法在任一时刻截取到完整的验证码图形，因此无法正确分辨验证码图形，这样，所生成的图片验证码能够有效防止程序等不合理使用者对验证码图形的破解，从而正确区分出合理使用者与不合理使用者。

而且，本发明所生成的图片验证码中所包含的图片可以不透明、或具有一定透明度、或存在通孔等；覆盖验证码图形的图片的运动轨迹在保证部分覆盖验证码图形的前提下可任意选择；通孔的形状也可以任意设定，如采用圆形、椭圆形、方形、8字形等等；通孔的个数也可以任意设定；总之，实现方式灵活、多样，适用范围更广。

附图说明

图1为现有技术中的图片验证码示例图；

图2为本发明所建立图层结构的立体视图；

图2a为本发明图层结构的俯视示例图；

图3a～图3c为本发明实施例1中图层结构不同时刻俯视图；

图4为本发明实施例2中图层结构初始时刻侧视图；

图4a～图4e为本发明实施例2中图层结构不同时刻俯视图；

图5a为本发明实施例3中图层结构初始时刻侧视图；

图5b为本发明实施例3中图层结构初始时刻俯视图；

图5c为本发明实施例3中图层结构中各部分的运动轨迹侧视图；

图5d～图5f为本发明实施例3中图层结构不同时刻俯视图；

图5g为Lissajous曲线示意图；

图5h为Rose曲线示意图；

图6a为本发明一种图层结构侧视图；

图6b为本发明一种图层结构俯视图；

图7为本发明另一种图层结构俯视图；

图8为本发明又一种图层结构俯视图；

图8a～8c为图8所示图层结构不同时刻的运动结果示意图。

具体实施方式

本发明的基本思想是：首先建立至少两个图层，其中，所建立的最底层图层中至少包括验证码图形，最底层图层之外的图层中包括覆盖所述验证码图形的图片，通过验证码图形与其他图层中包含的覆盖验证码图形的图片的相对运动，可使所述覆盖验证码图形的图片在任一时刻部分覆盖所述验证码图形；也就是说，验证码图形中的各个部分会在一定时间内的不同时间点、或不同时间段内可见；之后，将所建立的图层合并，生成动画形式的图片验证码。

其中，含有验证码图形的最底层图层可称为验证码图形层；最底层图层之外的图层可称为覆盖层，有多个覆盖层时，可根据排列顺序依次称为第一覆盖层、第二覆盖层、......、第n覆盖层。

以下结合具体实施例和附图，详细说明本发明动态验证码方法和系统的实现。

在本发明所提供的图片验证码的实现方法中，首先需建立至少两个图层，下面对所建立图层的具体结构、以及位置关系进行详细说明。在以下说明中，图层仅用于指示验证码图形、以及各个图片所在的平面，而由图层中包含的验证码图形、以及图片构成最终的图片验证码。

图2为本发明所建立图层的位置结构立体视图，如图2所示，给出了三个图层，分别为位于最底层的图层230、位于中间的图层220、以及位于最上层的图层210，其中，位于最底层的图层230中至少包括验证码图形，位于其上的图层210、220中包括可以覆盖所述验证码图形的图片，通过验证码图形与位于其上的图层210、220中包含的图片的相对运动，使得所述图片在任一时刻部分覆盖所述最底层图层230中的验证码图形，即：验证码图形中的各个部分会在一定时间内的不同时间点、或不同时间段内可见。

图2所示的图层结构在后续图层建立完成后，即合并生成图片验证码。图2所示的侧视图仅用于说明所生成的图片验证码的结构，在实际应用中，生成图片验证码后，为分辨验证码图形的用户所提供的观察角度一般为图片验证码的俯视图。例如，图2所示的图层结构的俯视图如图2a所示。当然，其中的验证码图形与最底层图层之外的其他图层包含的图片之间具有相对运动，因此，图2a所示俯视图仅为图2所示图层结构某一时刻的俯视图。

从图2a中可以看出，验证码图形中的KI的大部分可见，其他验证码图形均被覆盖住，待验证的使用者无法分辨，需要在其他时刻通过验证码图形与其他图层中图片的相对运动，使得验证码图形其他部分可见，从而使合理使用者可以分辨并组合出所有的验证码图形。

实施例1

图3a为本发明一种图层结构初始时刻俯视图，该图层结构中包括两个图层，两图层平行，且图层之间的垂直距离不限。其中，位于底层的图层包括验证码图形AJMKI(图3a中未示出)，该验证码图形AJMKI被包含于矩形图片321(图3a中未示出)中，如图3b所示；该图片321可以为现有技术中静态图片验证码的形式，图片321还可以包括其他不影响观察验证码图形的噪声等图形，这里并不限制；位于图片321上层的图层中包括不透明的矩形图片311。

假设图片311和图片321的长为a、宽为b，图片311中包含的内容不限，但最好与验证码图形可以区别，例如，本实施例中验证码图形为大写字母AJMKI，则图片311包含的内容中最好不要包括字母或文字，以免合理使用者将其与验证码图形混淆。

在图3a所示的图层结构初始时刻俯视图中，图片311恰好完全覆盖住图片321，图片321以及其中的验证码图形完全不可见。随着图片311与图片321之间出现相对运动，图片311将不能完全覆盖图片321，从而使验证码图形渐渐为合理使用者所见，如图3b和图3c所示。

本实施例中，假设图片311与图片321同时运动，图片311的中心、与图片321的中心的运动轨迹在与图片的底边平行的同一直线上(如图中虚线所示)，且方向相反。图片311和图片321的运动速度不限。经过一段时间后，例如经过1s，图片311与图片321的位置关系如图3b所示，图片311仅覆盖住图片321位于左侧40％的部分，此时，位于图片321右半部分的验证码图形中的MKI完全可见。这时，图片311与图片321同时向与自身之前的运动方向相反的方向运动，运动速度不限。再经过一段时间后，例如经过2s，图片311与图片321的位置关系如图3c所示，图片311仅覆盖住图片321位于右侧的40％部分，此时，验证码图形中的AJM可见。之后，图片311与图片321可以重复以上的运动过程。由以上描述可知，在上述的图片311与图片321的运动过程中，任一时刻验证码图形均无法完全可见，这样，该图层结构最终生成图片验证码后，即使程序截取到某一时刻的图片验证码，仍然无法破解出全部的验证码，但是，在一定时间3s内，验证码图形的每一部分均可以被合理使用者分辨出来，并由合理使用者自己根据记忆组合出正确的验证码。

其中，上述的1s、2s、3s仅为举例，在实际应用中，在合理使用者可以区别的情况下，图片运动速度、以及显示完验证码图形各个部分所用的一定时间均可以任意设置，当然时间不宜过长，以免影响合理使用者的用户体验。

需要说明的是，实际应用中，图片311相对于图片321的运动方向可以根据需要选择，如：向上、向下、向左、向右、向左上、向左下、向右上、向右下等等，但无论向哪个方向运动，均需保证图片311要覆盖图片321上验证码图形的一部分，不能将验证码图形在同一时刻全部显示出。

实施例2

图4为本发明另一种图层结构侧视图，如图4所示，该图层结构中包括图层410、以及图层420，其中，图层420位于图层410之下，图层410与图层420不平行，存在一定的角度，具体角度不限。

如图4和图4a所示，图层420上包括验证码图形AJMKI，该验证码图形AJMKI被包含于矩形图片421之上，以现有技术中静态图片验证码的形式存在于图层420所在的平面中，图片421中还可以包括其他不影响观察验证码图形的噪声等图形，这里不限制。假设矩形图片421的长为a、宽为b，图层410之上包括在俯视图中长为3a/5、宽为b/2的矩形图片411，图片411具有10％的透明度，且图片颜色与验证码颜色相同，本实施例中，验证码颜色为黑色，因此图片也为黑色。

在图4a所示的图层结构初始时刻，图片411位于图片421的右上角，其中的一组邻边与图片421的一组邻边重合，图片411覆盖住MKI的一部分。图片421不运动，图片411在自身平面中平移，在俯视图中，图片411中心的运动轨迹为与图片421中心相同的，长为a/2、宽为b/2的矩形。图4a至图4d分别给出了图片411与图片421的不同相对位置，图4e为回到初始时刻的图层结构，以该图层结构最终生成图片验证码后，合理使用者可以分辨出验证码图形为AJMKI，且保证在任意时刻图片验证码的截图中，均不包含完整的验证码图形。

实施例3

图5a所示为另一种图层结构初始时刻的侧视图，如图5a所示，该验证码包括三个图层，其中，位于最底层的图层中包括验证码图形531，验证码图形531中的验证码具体为AJMKI(图中未示出)；而其他图层中分别包括图片511、和图片521，本实施例中，图片511为白色且不透明，之上包含一个通孔(图中未示出)，通过该通孔可以暴露出位于通孔下部图片中的内容；图片521不透明，之上包含横条纹。当然，图片511和图片521也可以包含其他不会混淆验证码图形531的内容，这里不再赘述。

该图层结构初始时刻的俯视图如图5b所示，此时，由于验证码图形531和图片521完全被图片511覆盖住，从图片511的通孔中看到的为图片521上的横条纹。假设图片511长为a、宽为a/2，图片511之上的通孔为圆孔，通孔直径为a/4，图片521的长为a/2，而验证码图形中的验证码AJMKI未变形，长为a/2，验证码图形和图片521运动，图片511不运动。图片521在自身轴线的方向上向下运动，而验证码图形向上并向左移动，图片521以及验证码图形的中心运动轨迹如图5c中虚线所示。在实际应用中，运动方向、运动速度均可任意设定，只要保证验证码图形在某时刻能被部分显示即可。

在图5c所示的运动轨迹下，图层结构在不同时刻的俯视图分别如图5d～5f所示，可见，在一定时间后，验证码图形531中的AJMKI的各个部分均在某一时间段内可见，但任一时刻均不能全部可见。

之后，图层结构中包含的验证码图形或包含验证码图形的图片、以及其他图片可一直重复上述运动过程。

从以上三个实施例可知，验证码图形任一时刻均无法完全可见，且验证码图形中的各个部分在一定时间内的不同时间点、或不同时间段内可见。在上述条件下，验证码图形或包含验证码图形的图片、以及覆盖验证码图形的图片的运动轨迹均可任意设置。除实施例中所列举的轨迹外，还可以为：任意曲线，例如李沙杰曲线(Lissajous’Curves)(x＝a sin(nt+c)，(y＝b sin(t))，如图5g所示；或Rose曲线，如图5h所示；或阿基米德螺线(Spiral of Archimedes)(r＝aθ)；或后贝塞尔曲线(Bézier curves)等等。所述图片也可以以自身中心为中心在自身所在图层中旋转、以图片的某一个顶点为中心在自身所在图层中旋转、以图片中任一直线为轴旋转等，这里并不限制。

对于以图片中任一直线为轴旋转的情况，一般应使用至少三个图层完成，如图6a和6b所示，由于当包含验证码图形的图片631不运动，而位于其上覆盖验证码图形的图片621以一条直线为轴旋转时，存在图片621与图片631垂直的可能，如图6a所示为图层结构的侧视图，这时，应在图片631之上设置另一图片611，以达到部分覆盖验证码图形的目的。此时的图层结构俯视图如图6b所示。图片611、631具体如何运动这里不再赘述。

另外，所建立的图层中，各个图层的图片可均进行运动、或仅覆盖验证码图形的图片运动；也可以包含验证码图形的图片运动，而覆盖验证码图形的图片不运动。只要包含验证码图形的图片与覆盖验证码图形的图片之间存在相对运动，使得验证码图形在任一时刻均无法完全可见，且验证码图形中的各个部分在一定时间内的不同时间点、或不同时间段内可见即可。

并且，在实施例2中，覆盖验证码图形的图片411使用了具有10％透明度的图片，在实际应用中，还可以在实施例2、甚至在实施例1和实施例3所示的图层结构中，进一步加入更多的图层，而新加入的图层中也分别包含各种形状的图片，所述图片所包含的内容在不影响观察验证码图形的条件下可以包括图形、随机噪声、或其他内容等任意内容；所述图片具有较大的透明度，例如：60％，所述图片同样覆盖于包含验证码图形的图片之上，可以使用更加灵活的运动轨迹，但是最好一直覆盖于验证码图形之上，起到对于验证码图形解码的干扰作用，如图7所示。

本发明中，为图片验证码所建立的图层数至少为两层，最多层数不限制，即：图片验证码中所包括的图层数在至少为两层的条件下，可以任意选择。并且，在建立多个图层时，一般将验证码图形、或包含验证码图形的图片置于最底层图层；各个图层中可以使用不同大小、不同形状的图片等覆盖验证码图形；图片可以半透明、不透明、加入通孔等。

加入通孔时，通孔的形状可以任意设定，如采用圆形、椭圆形、方形、8字形等等，通孔的个数也可以任意设定。图8所示为一种图层结构，此图层结构的覆盖层上设置有多个大小不同的圆形通孔，其中，覆盖层按方形虚线的轨迹运动，包含验证码图形的图层按8字形虚线的轨迹运动，图8所示图层结构在不同时刻的运动结果如图8a～8c所示。

另外，当所建立的图层数多于两个图层，且各个图层中的图片均运动时，最好所述图片向不同的方向运动，但至少有一个图片与包含验证码图形的图片的运动方向一致。而且，与包含验证码图形的图片的运动方向一致的其他图片在保持部分覆盖验证码图形的同时，通过与所述包含验证码图形的图片的运动速度等的差别，形成类似图3a～图3c所示的两个图片之间的相对运动，以使各个时刻验证码图形可见的部分产生变化，从而使合理使用者可以在一定的时间内识别出最底层图片上的所有验证码图形，但无法在同一时刻识别出所有的验证码图形。

在建立上述形式的多个图层后，将所建立的所述多个图层合并，生成动画形式的图片，即为图片验证码。

以下详细介绍本发明图片验证码的生成装置，该装置包括：图层建立模块、以及图片形成模块，其中，

图层建立模块，用于建立至少两个图层，所建立的至少两个图层中，最底层图层至少包括验证码图形，最底层图层之外的其他各个图层中包括用于覆盖所述验证码图形的图片，所述验证码图形与各个图片相对运动，使得所述图片任一时刻部分覆盖所述验证码图形，即验证码图形中的各部分在一定时间内的不同时间点、或不同时间段内可见；

图片形成模块，用于将图层建立模块所建立的图层合并，生成动画形式的图片验证码。

该装置还可以包括用于确定覆盖方式、运动方向、运动速度的图片覆盖处理模块；其中，所述覆盖方式指以透明图片覆盖验证码图形、或具有一定透明度的图片覆盖验证码图形、或加有通孔的图片覆盖验证码图形，加有通孔的图片可以是不透明的、或是具有一定透明度的。

相应的，可设置存储模块，用于存储图片覆盖处理模块所确定的覆盖方式、运动方向、运动速度。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (9)

1、一种图片验证码的生成方法，其特征在于，该方法包括：

建立至少两个图层，其中，最底层图层中至少包括验证码图形，最底层图层之外的图层中分别包括用于覆盖所述验证码图形的图片；所述验证码图形与最底层图层之外的图层中包括的图片相对运动，且所述图片在任一时刻部分覆盖所述验证码图形；

将建立的所述至少两个图层合并，生成动画形式的图片验证码。

2、根据权利要求1所述的图片验证码的生成方法，其特征在于，所述图片在任一时刻部分覆盖所述验证码图形为：所述验证码图形中的各个部分在一定时间内的不同时间点、或不同时间段内可见。

3、根据权利要求1所述的图片验证码的生成方法，其特征在于，所述验证码图形包含于位于最底层图层的图片中；

相应的，所述相对运动为：包含验证码图形的图片与所述各个图层中包括的图片之间相对运动。

4、根据权利要求1、2或3所述的图片验证码的生成方法，其特征在于，所述验证码图形与最底层图层之外的图层中包括的图片之间相对运动的运动方向、运动速度任意设定。

5、根据权利要求1、2或3所述的图片验证码的生成方法，其特征在于，所述最底层图层之外的各个图层中包括的图片不透明、或具有一定的透明度、或不透明且具有通孔；且，至少一个所述图片不透明、或者不透明且具有通孔。

6、根据权利要求5所述的图片验证码的生成方法，其特征在于，所述通孔为圆形、椭圆形、方形、8字形；

所述通孔为一个以上通孔时，各通孔的大小相同或不同。

7、一种图片验证码的生成装置，其特征在于，该装置包括：图层建立模块、以及图片形成模块，其中，

图层建立模块，用于建立至少两个图层，所建立的至少两个图层中，最底层图层至少包括验证码图形，最底层图层之外的其他各个图层中包括用于覆盖所述验证码图形的图片，所述验证码图形与各个图片相对运动，且所述图片在任一时刻部分覆盖所述验证码图形；

图片形成模块，用于将图层建立模块所建立的图层合并，生成动画形式的图片验证码。

8、根据权利要求7所述的图片验证码的生成装置，其特征在于，所述图片在任一时刻部分覆盖所述验证码图形为：所述验证码图形中的各个部分在一定时间内的不同时间点、或不同时间段内可见。

9、根据权利要求7所述的图片验证码的生成装置，其特征在于，该装置还包括图片覆盖处理模块，用于确定覆盖方式、运动方向、运动速度。

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