CN111681280A - 滑动验证码缺口定位方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种滑动验证码缺口定位方法及装置，该方法包括：根据业务场景，采集多个验证码滑块的图片数据；对图片数据进行灰度处理；根据灰度处理后的图片数据建立图片库；使用图片库中的图片分别在待处理验证码背景图上间隔预设像素值进行遍历，计算图片库中的图片与待处理验证码背景图不同位置的相似度；根据相似度的计算结果定位滑动验证码的缺口。本发明可以提高缺口定位的准确度，操作简单，省时省力，成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种滑动验证码缺口定位方法及装置。
背景技术
验证码(CAPTCHA，Completely Automated Public Turing test to tellComputers and Humans Apart)常被使用在网页的模块当中，以防止特定的注册用户使用特定的破解方式进行登录尝试，造成网页和服务器的崩溃。而在一些流程自动化的任务中，需要登录网页后进行相关的操作，此时就需要识别出网页的验证码，也就是通过一定的技术手段绕过验证码。但是，网站方面会设计复杂的验证码从而加强相应的防御能力，比如使用滑块验证码，而在滑块验证码的识别过程中最重要的就是对滑块验证码的缺口的定位。
现有技术一般采用以下方式对滑块验证码的缺口进行定位：
1.采用截图定位的方式，当界面中出现滑块验证码的时候进行相应的截图操作，保存好背景图片作为figure_1。然后进行模拟点击滑动按钮，使滑块和缺口同时出现的时候再次截图保存为figure_2，通过对比两次截图定位缺口的位置，这种方式只是找到了缺口的起始位置，对缺口的定位精度较低。
2.使用深度学习的方式，通过采集大量的该类验证码进行标注，然后建立深度学习模型进行识别，这种方式虽然对缺口的定位精度较高，但是其前期需要大量的验证码的打标数据以及后期需要消耗一定的模型训练时间，费时费力，成本较高。
发明内容
本发明实施例提供一种滑动验证码缺口定位方法，用以提高缺口定位的准确度，操作简单，省时省力，成本较低，该方法包括：
根据业务场景，采集多个验证码滑块的图片数据；
对所述图片数据进行灰度处理；
根据灰度处理后的图片数据建立图片库；
使用图片库中的图片分别在待处理验证码背景图上间隔预设像素值进行遍历，计算图片库中的图片与待处理验证码背景图不同位置的相似度；
根据相似度的计算结果定位滑动验证码的缺口。
可选的，对所述图片数据进行灰度处理，包括：
获取所述图片数据中最多颜色对应的像素值；
利用所述图片数据中最多颜色对应的像素值替代所述图片数据中其它颜色对应的像素值，对所述图片数据进行灰度处理。
可选的，所述方法还包括：
在使用图片库中的图片分别在待处理验证码背景图上间隔预设像素值进行遍历前，对图片库中的图片进行缩放处理。
可选的，所述方法还包括：
将图片库中的图片与待处理验证码背景图不同位置的相似度与预设阈值进行比较，根据比较结果控制所述遍历操作是否继续进行。
本发明实施例还提供一种滑动验证码缺口定位装置，用以提高缺口定位的准确度，操作简单，省时省力，成本较低，该装置包括：
数据采集模块，用于根据业务场景，采集多个验证码滑块的图片数据；
灰度处理模块，用于对所述图片数据进行灰度处理；
图片库建立模块，用于根据灰度处理后的图片数据建立图片库；
相似度计算模块，用于使用图片库中的图片分别在待处理验证码背景图上间隔预设像素值进行遍历，计算图片库中的图片与待处理验证码背景图不同位置的相似度；
缺口定位模块，用于根据相似度的计算结果定位滑动验证码的缺口。
可选的，灰度处理模块进一步用于：
获取所述图片数据中最多颜色对应的像素值；
利用所述图片数据中最多颜色对应的像素值替代所述图片数据中其它颜色对应的像素值，对所述图片数据进行灰度处理。
可选的，所述装置还包括：
图片缩放模块，用于在使用图片库中的图片分别在待处理验证码背景图上间隔预设像素值进行遍历前，对图片库中的图片进行缩放处理。
可选的，所述装置还包括：
遍历控制模块，用于将图片库中的图片与待处理验证码背景图不同位置的相似度与预设阈值进行比较，根据比较结果控制所述遍历操作是否继续进行。
本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述方法的计算机程序。
本发明实施例中，通过根据业务场景，采集多个验证码滑块的图片数据，对图片数据进行灰度处理，降低了不同颜色图片数据之间的差异，以便提高后续定位作业的准确度。通过根据灰度处理后的图片数据建立图片库，并使用图片库中的图片分别在待处理验证码背景图上间隔预设像素值进行遍历，计算图片库中的图片与待处理验证码背景图不同位置的相似度，再根据相似度的计算结果定位滑动验证码的缺口，可以准确实现对滑动验证码的缺口的定位，且整个定位过程无需建立深度学习模型，操作简单，省时省力，成本较低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本发明实施例中滑动验证码缺口定位方法的流程图；
图2为本发明实施例中对图片库中的图片进行缩放处理的方法流程图；
图3为本发明实施例中控制遍历操作进行的方法流程图；
图4为本发明实施例中滑动验证码缺口定位装置的结构示意图；
图5为本发明实施例中对图片库中的图片进行缩放处理的结构示意图；
图6为本发明实施例中控制遍历操作进行的结构示意图；
图7为本发明实施例中滑块图片和背景图同时存在的滑动验证码的具体示例图；
图8为本发明实施例中滑块图片的具体示例图；
图9为本发明实施例中不包含滑块图片只包含背景图的滑动验证码的具体示例图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
在本说明书的描述中，所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。参考术语“一个实施例”、“一个具体实施例”、“一些实施例”、“例如”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本申请的实施，其中的步骤顺序不作限定，可根据需要作适当调整。
验证码(CAPTCHA，Completely Automated Public Turing test to tellComputers and Humans Apart)常被使用在网页的模块当中，以防止特定的注册用户使用特定的破解方式进行登录尝试，造成网页和服务器的崩溃。而在一些流程自动化的任务中，需要登录网页后进行相关的操作，此时就需要识别出网页的验证码，也就是通过一定的技术手段绕过验证码。但是，网站方面会设计复杂的验证码从而加强相应的防御能力，比如使用滑块验证码，而在滑块验证码的识别过程中最重要的就是对滑块验证码的缺口的定位。
图1为本发明实施例提供的滑动验证码缺口定位方法的流程图，如图1所示，该方法包括：
步骤101、根据业务场景，采集多个验证码滑块的图片数据。
在本实施例中，业务场景指的是：需要浏览的相关的网站，以及流程自动化过程中的登录系统等，即哪个业务场景需要进行验证码的识别就从哪个业务场景进行图片数据的采集。
具体实施时，可以采用requests.get()方法对多个验证码滑块的图片数据进行采集，或者通过自动化程序实现的“右键保存”方式进行采集。在此过程中，采集尽可能多的图片数据有利于提高后续的缺口定位精度。此外，由于有些验证码的背景图中只有缺口，应用时，需要点击该缺口，该缺口图片才会显示出来，对于此类验证码，则可以利用Selenium模拟出点击操作，在缺口图片出现后再进行采集。
其中，滑动验证码的具体示例图可参见图7，滑块图片的具体示例图可参见图8。
步骤102、对所述图片数据进行灰度处理。
在本实施例中，由于不同颜色的图片数据存在着差异，因此，为了提高后续对缺口定位的准确性，需要找一个共同的阈值进行灰度处理。
具体地，步骤102包括：
获取所述图片数据中最多颜色对应的像素值；
利用所述图片数据中最多颜色对应的像素值替代所述图片数据中其它颜色对应的像素值，对所述图片数据进行灰度处理。
其中，图片数据中最多颜色对应的像素值可以通过统计不同颜色的像素值的数量来进行判断，具体地，假定对于一个滑块图片数据而言，先获取这个滑块图片数据中所有颜色对应的像素值的数量，并形成一个经过降序的列表List＝[M1,M2,M3,M4,…,MN]，其中N为该滑块图片数据中颜色的种类。显然这个滑块图片数据中颜色最多对应的像素值的数量为M1，假设M1对应的像素值为pixdata_M1。那么Step2中进行的像素值的替换就可以简单的描述为：pixdata[x,y]＝pixdata_M1。
在此过程中，对滑块图片数据的命名十分重要，可以以该滑块图片数据进行灰度处理的阈值和时间戳对该滑块图片数据进行命名。
步骤103、根据灰度处理后的图片数据建立图片库。
具体实施时，对于有内凹或者有凸出的滑块图片数据，建立图片库的方法可以为：
建立名为“上”“下”“左”“右”的文件夹，并对得到的滑块图片数据进行人工分拣至对应的文件夹中，形成图片库。
为了有更好的用户体验，本发明还提供了一种自动检测缺口滑块图片数据并分类的方法，具体描述如下：
自动创建名为“上”“下”“左”“右”的文件夹；
对滑块图片数据进行二值化处理，并获取四个顶点的坐标。假设滑块图片数据的水平长度为L，竖直长度为H。那么建立一个L×H的框(可以是全0矩阵)，之后将这个框对应覆盖在滑块图片数据上；
向上方向移动一个像素，统计框中所有像素值的数量并计为sum1，还原框的位置；向下方向移动一个像素，统计框中所有像素值的数量并计为sum2,同理左右方向记为sum3，sum4；
比较sum1，sum2，sum3，sum4的大小，数值最大的所对应的方向即为凸出的方向。
对于有一些滑块验证码的滑块图片数据的凸出，不是出现在模板长或者宽的1/2处的时候，可以使用二分查找法搜寻水平方向或者竖直方向像素值数量最多的位置。
步骤104、使用图片库中的图片分别在待处理验证码背景图上间隔预设像素值进行遍历，计算图片库中的图片与待处理验证码背景图不同位置的相似度。
具体实施时，可以使用模板图从背景图像的左上角(0,0)处开始遍历，截取出一块和模板图片一样大小的图片，记为pic_1；
由于模板图都是灰度图，因此将pic_1使用模板记录的灰度值进行灰度化，然后将模板图与pic_1进行计算对比，主要是计算两者之间的相似度，相似度的计算公式如下：
其中，T(x′，y′)为滑块图片对应的矩阵，I(x，y)为pic_1所对应的矩阵，总的来说就是模板图像像素减去截取的pic_1图像像素的差的平方和为对应矩阵的点的值，结果即为R1。
步骤105、根据相似度的计算结果定位滑动验证码的缺口。
具体实施时，基于步骤104，向右移动1个像素，并截取出一块和模板图片一样大小的图片，记为pic_2，然后以pic_2为基准进行上述Step2的操作，并将结果记为R2；
重复上述遍历，及相似度计算步骤，直至滑块图片数据移动到背景图的坐标为(M,H)处。
保存所有的R值：R1，R2，R3…。使用查找算法找出其中最小的值，值即为背景图中缺口的位置。
由图1可知，本发明实施例提供的滑动验证码缺口定位方法，通过根据业务场景，采集多个验证码滑块的图片数据，对图片数据进行灰度处理，降低了不同颜色图片数据之间的差异，以便提高后续定位作业的准确度。通过根据灰度处理后的图片数据建立图片库，并使用图片库中的图片分别在待处理验证码背景图上间隔预设像素值进行遍历，计算图片库中的图片与待处理验证码背景图不同位置的相似度，再根据相似度的计算结果定位滑动验证码的缺口，可以准确实现对滑动验证码的缺口的定位，且整个定位过程无需建立深度学习模型，操作简单，省时省力，成本较低。
为了使本发明可以适用于不同网站中不同大小的背景图，进而确保后续缺口定位的准确性，如图2所示，该方法还包括：
步骤201、在使用图片库中的图片分别在待处理验证码背景图上间隔预设像素值进行遍历前，对图片库中的图片进行缩放处理。
为了保证遍历过程能够及时停止，进而节约成本，提高工作效率，如图3所示，该方法还包括：
步骤301、将图片库中的图片与待处理验证码背景图不同位置的相似度与预设阈值进行比较，根据比较结果控制所述遍历操作是否继续进行。
具体实施时，可以设定一个阈值threshold控制遍历的次数，当计算相似度与threshold之间的差值小于δ时(如δ可取值0.05)，就可以停止遍历。
此外，考虑到不同的设备的屏幕分辨率存在着一定的差异，且为了确保本发明适用于不同分辨率的设备，所以在进行滑块图片的移动到缺口位置的时候，中间走过的位移是需要经过一定比例的缩放的，也就是说从缺口的起始位置和终点的位置之间的距离是要进行变换的。其实也就是验证码缺口的重点坐标需要进行一定的微调。具体的缩放就是要确定缩放比例，具体如下：
Rate＝Wide/int(Img_w)
其中，Wide为背景图在网页中的宽度，Img_w为背景图经get_attribu()方法下载下来的实际的宽度。那么实际缺口坐标就为之前得到的坐标乘以Rate。
下面通过两个具体实施例对本发明进行说明：
实施例1
对于滑块图片和背景图同时存在的验证码(参见图7)，进行缺口定位的方法如下：
S1.使用自动化技术获取滑块图片和背景图，并对滑块图片进行灰度处理。
S2.使用滑块图片从背景图像的左上角(0,0)处开始遍历，截取出一块和滑块图片一样大小的图片，记为pic_1；
S3.由于滑块图片都是灰度图，因此将pic_1使用滑块图片记录的灰度值进行灰度处理，然后将模板图与pic_1进行计算对比，主要是计算两者之间的相似度，相似度如下：
其中T(x′，y′)为滑块图片对应的矩阵，I(x，y)为pic_1所对应的矩阵，总的来说就是模板图像像素减去截取的pic_1图像像素的差的平方和为对应矩阵的点的值，结果即为R1；
S4.向右移动1个像素，并截取出一块和模板图片一样大小的图片，记为pic_2，然后以pic_2为基准进行上述Step2的操作，并将结果记为R2；
S5.重复Step2-Setp4直至模板图片移动到背景图的坐标为(M,H)处。
S6.保存所有的R值：R1，R2，R3…。使用查找算法找出其中最小的值，值即为背景图中缺口的位置。
实施例2
对于不包含滑块图片只包含背景图的验证码(参见图9)，进行缺口定位的方法如下：
S1.获取模板库中的一张滑块图片，将滑块图片经过一定的缩放，滑块图片高度的缩放程度大体为背景图高度的1/4，宽度按照高度的比值进行计算。
S2.将得到的缩放滑块图片从背景图像的左上角(0,0)处开始遍历，并截取图片记为fig_1
S3.使用ShapeContext轮廓检测算法检测缩放的图片和截取的背景图之间的相似度，计算相似度并记录为simi_1。
S4.向右移动1个像素，并再次截取出一张背景图片，之后使用轮廓检测算法检测缩放的图片和截取的背景图，计算相似度并记录为simi_2。
S5.重复Step2-Setp4直至该模板图片移动到背景图的坐标为(M,H)处。
S6.使用图片库中其余的滑块图片进行背景图遍历；
S7.为保证算法能够及时的停止，特设定一个阈值threshold控制遍历的次数，当计算相似度与threshold之间的差值小于δ时(如δ可取值0.05)，就可以停止遍历。返回此时滑块图片的坐标，该坐标值即为背景图中缺口的大致位置，记为(X,Y)
S8.为精准定位缺口的位置，可以将以单位像素值缩放的方式改变滑块图片的大小，并以(X,Y)为中心以周围n个(如n＝2)像素值为范围去遍历截取背景图，并计算相似度。当某一相似度提升度达到α时(如定义α＝0.05)，可确定该坐标即为缺口位置。
基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种滑动验证码缺口定位装置，如下面的实施例所述。由于滑动验证码缺口定位装置解决问题的原理与滑动验证码缺口定位方法相似，因此，滑动验证码缺口定位装置的实施可以参见滑动验证码缺口定位方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图4为本发明实施例提供的滑动验证码缺口定位装置的结构示意图，如图4所示，该装置包括：
数据采集模块401，用于根据业务场景，采集多个验证码滑块的图片数据。
灰度处理模块402，用于对所述图片数据进行灰度处理。
图片库建立模块403，用于根据灰度处理后的图片数据建立图片库。
相似度计算模块404，用于使用图片库中的图片分别在待处理验证码背景图上间隔预设像素值进行遍历，计算图片库中的图片与待处理验证码背景图不同位置的相似度。
缺口定位模块405，用于根据相似度的计算结果定位滑动验证码的缺口。
在本发明实施例中，灰度处理模块402进一步用于：
获取所述图片数据中最多颜色对应的像素值；
利用所述图片数据中最多颜色对应的像素值替代所述图片数据中其它颜色对应的像素值，对所述图片数据进行灰度处理。
在本发明实施例中，如图5所示，该装置还包括：
图片缩放模块501，用于在使用图片库中的图片分别在待处理验证码背景图上间隔预设像素值进行遍历前，对图片库中的图片进行缩放处理。
在本发明实施例中，如图6所示，该装置还包括：
遍历控制模块601，用于将图片库中的图片与待处理验证码背景图不同位置的相似度与预设阈值进行比较，根据比较结果控制所述遍历操作是否继续进行。
本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述方法的计算机程序。
综上所述，本发明通过根据业务场景，采集多个验证码滑块的图片数据，对图片数据进行灰度处理，降低了不同颜色图片数据之间的差异，以便提高后续定位作业的准确度。通过根据灰度处理后的图片数据建立图片库，并使用图片库中的图片分别在待处理验证码背景图上间隔预设像素值进行遍历，计算图片库中的图片与待处理验证码背景图不同位置的相似度，再根据相似度的计算结果定位滑动验证码的缺口，可以准确实现对滑动验证码的缺口的定位，且整个定位过程无需建立深度学习模型，操作简单，省时省力，成本较低。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种滑动验证码缺口定位方法，其特征在于，包括：
根据业务场景，采集多个验证码滑块的图片数据；
对所述图片数据进行灰度处理；
根据灰度处理后的图片数据建立图片库；
使用图片库中的图片分别在待处理验证码背景图上间隔预设像素值进行遍历，计算图片库中的图片与待处理验证码背景图不同位置的相似度；
根据相似度的计算结果定位滑动验证码的缺口。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述图片数据进行灰度处理，包括：
获取所述图片数据中最多颜色对应的像素值；
利用所述图片数据中最多颜色对应的像素值替代所述图片数据中其它颜色对应的像素值，对所述图片数据进行灰度处理。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在使用图片库中的图片分别在待处理验证码背景图上间隔预设像素值进行遍历前，对图片库中的图片进行缩放处理。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
将图片库中的图片与待处理验证码背景图不同位置的相似度与预设阈值进行比较，根据比较结果控制所述遍历操作是否继续进行。
5.一种滑动验证码缺口定位装置，其特征在于，包括：
数据采集模块，用于根据业务场景，采集多个验证码滑块的图片数据；
灰度处理模块，用于对所述图片数据进行灰度处理；
图片库建立模块，用于根据灰度处理后的图片数据建立图片库；
相似度计算模块，用于使用图片库中的图片分别在待处理验证码背景图上间隔预设像素值进行遍历，计算图片库中的图片与待处理验证码背景图不同位置的相似度；
缺口定位模块，用于根据相似度的计算结果定位滑动验证码的缺口。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，灰度处理模块进一步用于：
获取所述图片数据中最多颜色对应的像素值；
利用所述图片数据中最多颜色对应的像素值替代所述图片数据中其它颜色对应的像素值，对所述图片数据进行灰度处理。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：
图片缩放模块，用于在使用图片库中的图片分别在待处理验证码背景图上间隔预设像素值进行遍历前，对图片库中的图片进行缩放处理。
8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：
遍历控制模块，用于将图片库中的图片与待处理验证码背景图不同位置的相似度与预设阈值进行比较，根据比较结果控制所述遍历操作是否继续进行。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至4任一项所述方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1至4任一项所述方法的计算机程序。
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