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.NET生成动态验证码的完整步骤

转载 作者：qq735679552 更新时间：2022-09-29 22:32:09 25 4
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这篇CFSDN的博客文章.NET生成动态验证码的完整步骤由作者收集整理，如果你对这篇文章有兴趣，记得点赞哟.

前言 。

验证码是图片上写上几个字，然后对这几个字做特殊处理，如扭曲、旋转、修改文字位置，然后加入一些线条，或加入一些特殊效果，使这些在人类能正常识别的同时，机器却很难识别出来，以达到防爬虫、防机器人的效果.

验证码通常用于网站中，是防爬虫、防机器人侵入的好方法。以往.NET中创建验证码，通常会使用System.Drawing创建“正常”的验证码.

在前一往篇博客.NET中生成水印更好的方法中，提到了如何给图片加水印。本文将基于上篇博客进一步探索，使用Direct2D创建验证码.

传统System.Drawing的做法 。

前置条件：引用System.Drawing，或者安装NuGet包：System.Drawing.Common:

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<PackageReference Include= "System.Drawing.Common" Version= "4.5.1" />

首先创建一个有几个文字的图片（基本操作）:

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byte [] GetImage( int width, int height, string text)
{
  using (var bitmap = new Bitmap(width, height))
  using (var g = Graphics.FromImage(bitmap))
  {
   var r = new Random();
 
   g.Clear(ColorFromHsl(r.NextDouble(), 1.0f, 0.8f, 0xff));
 
   var brush = new SolidBrush(Color.Black);
   var fontSize = width / text.Length;
   var font = new Font(FontFamily.GenericSerif, fontSize, FontStyle.Bold, GraphicsUnit.Pixel);
   for (var i = 0; i < text.Length; i++)
   {
    brush.Color = ColorFromHsl(r.NextDouble(), 1.0f, 0.3f, 0xff);
    float x = i * fontSize;
    float y = r.Next(0, height - fontSize);
 
    g.DrawString(text[i].ToString(), font, brush, x, y);
   }
 
   // 在这里面加入一些其它效果
 
   var ms = new MemoryStream();
   bitmap.Save(ms, ImageFormat.Png);
   return ms.ToArray();
  }
}

效果（Gif是由LINQPad生成多次截图而来，实际为静态图）:

.NET生成动态验证码的完整步骤

然后再加入一些线条:

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using (var pen = new Pen(brush, 3))
{
  for (var i = 0; i < 4; ++i)
  {
   pen.Color = ColorFromHsl(r.NextDouble(), 1.0f, 0.4f, 0xff);
   var p1 = new Point(r.Next(width), r.Next(height));
   var p2 = new Point(r.Next(width), r.Next(height));
   g.DrawLine(pen, p1, p2);
  }
}

效果（Gif是由LINQPad生成多次截图而来，实际为静态图）:

.NET生成动态验证码的完整步骤

还能做什么?

很遗憾，还有很多可以做，即使是加入线条，机器依然能轻而易举地识别出来.

不过Edi.Wang在他的博客中也发布了一个生成验证码的NuGet包：Edi.Captcha，截止目前最新版是1.3.1:

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<PackageReference Include= "Edi.Captcha" Version= "1.3.1" />

这个包基于System.Drawing，加入了扭曲效果，加入了一些随机的x坐标偏移，极大地增加了AI识别的难度.

使用方式:

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CaptchaResult result = CaptchaImageGenerator.GetImage(200, 100, "HELLO" );

其中CaptchaResult的定义如下:

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public class CaptchaResult
{
  public string CaptchaCode { get ; set ; }
 
  public byte [] CaptchaByteData { get ; set ; }
 
  public string CaptchBase64Data => Convert.ToBase64String(CaptchaByteData);
 
  public DateTime Timestamp { get ; set ; }
}

生成的效果如下（Gif是由LINQPad生成多次截图而来，实际为静态图）:

.NET生成动态验证码的完整步骤

Direct2D 。

在前一篇博客中，已经有了Direct2D的相关简介。这里将不再介绍.

首先从最简单的图片上写文字开始:

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byte [] SaveD2DBitmap( int width, int height, string text)
{
  using var wic = new WIC.ImagingFactory2();
  using var d2d = new D2D.Factory();
  using var wicBitmap = new WIC.Bitmap(wic, width, height, WIC.PixelFormat.Format32bppPBGRA, WIC.BitmapCreateCacheOption.CacheOnDemand);
  using var target = new D2D.WicRenderTarget(d2d, wicBitmap, new D2D.RenderTargetProperties());
  using var dwriteFactory = new SharpDX.DirectWrite.Factory();
  using var brush = new SolidColorBrush(target, Color.Yellow);
 
  var r = new Random();
 
  target.BeginDraw();
  target.Clear(ColorFromHsl(r.NextFloat(0, 1), 1.0f, 0.3f));
  var textFormat = new DWrite.TextFormat(dwriteFactory, "Times New Roman" ,
   DWrite.FontWeight.Bold,
   DWrite.FontStyle.Normal,
   width / text.Length);
  for ( int charIndex = 0; charIndex < text.Length; ++charIndex)
  {
   using var layout = new DWrite.TextLayout(dwriteFactory, text[charIndex].ToString(), textFormat, float .MaxValue, float .MaxValue);
   var layoutSize = new Vector2(layout.Metrics.Width, layout.Metrics.Height);
   using var b2 = new LinearGradientBrush(target, new D2D.LinearGradientBrushProperties
   {
    StartPoint = Vector2.Zero,
    EndPoint = layoutSize,
   }, new GradientStopCollection(target, new []
   {
    new GradientStop{ Position = 0.0f, Color = ColorFromHsl(r.NextFloat(0, 1), 1.0f, 0.8f) },
    new GradientStop{ Position = 1.0f, Color = ColorFromHsl(r.NextFloat(0, 1), 1.0f, 0.8f) },
   }));
 
   var position = new Vector2(charIndex * width / text.Length, r.NextFloat(0, height - layout.Metrics.Height));
   target.Transform =
    Matrix3x2.Translation(-layoutSize / 2) *
    // 文字旋转和扭曲效果，取消注释以下两行代码
    // Matrix3x2.Skew(r.NextFloat(0, 0.5f), r.NextFloat(0, 0.5f)) *
    // Matrix3x2.Rotation(r.NextFloat(0, MathF.PI * 2)) *
    Matrix3x2.Translation(position + layoutSize / 2);
   target.DrawTextLayout(Vector2.Zero, layout, b2);
  }
  // 其它效果在这里插入
 
  target.EndDraw();
 
  using (var encoder = new WIC.BitmapEncoder(wic, WIC.ContainerFormatGuids.Png))
  using (var ms = new MemoryStream())
  {
   encoder.Initialize(ms);
   using (var frame = new WIC.BitmapFrameEncode(encoder))
   {
    frame.Initialize();
    frame.SetSize(wicBitmap.Size.Width, wicBitmap.Size.Height);
 
    var pixelFormat = wicBitmap.PixelFormat;
    frame.SetPixelFormat( ref pixelFormat);
    frame.WriteSource(wicBitmap);
 
    frame.Commit();
   }
 
   encoder.Commit();
   return ms.ToArray();
  }
}

使用方式:

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byte [] captchaBytes = SaveD2DBitmap(200, 100, "Hello" );

效果（Gif是由LINQPad生成多次截图而来，实际为静态图）:

.NET生成动态验证码的完整步骤

可以注意到，Direct2D生成的文字没有System.Drawing那样的锯齿.

如果取消里面的两行注释，可以得到更加扭曲和旋转的效果（Gif是由LINQPad生成多次截图而来，实际为静态图）:

.NET生成动态验证码的完整步骤

然后加入线条:

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for (var i = 0; i < 4; ++i)
{
  target.Transform = Matrix3x2.Identity;
  brush.Color = ColorFromHsl(r.NextFloat(0,1), 1.0f, 0.3f);
  target.DrawLine(
   r.NextVector2(Vector2.Zero, new Vector2(width, height)),
   r.NextVector2(Vector2.Zero, new Vector2(width, height)),
   brush, 3.0f);
}

效果（Gif是由LINQPad生成多次截图而来，实际为静态图）:

.NET生成动态验证码的完整步骤

Direct2D的骚操作 。

Direct2D中内置了许多特效，如阴影(Shadow)等，这里我们需要用到的是位移特效(Displacement)和水流特效(Turbulence)，为了实现特效，需要加入一个Bitmap层，整体代码如下:

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byte [] SaveD2DBitmap( int width, int height, string text)
{
  using var wic = new WIC.ImagingFactory2();
  using var d2d = new D2D.Factory();
  using var wicBitmap = new WIC.Bitmap(wic, width, height, WIC.PixelFormat.Format32bppPBGRA, WIC.BitmapCreateCacheOption.CacheOnDemand);
  using var target = new D2D.WicRenderTarget(d2d, wicBitmap, new D2D.RenderTargetProperties());
  using var dwriteFactory = new SharpDX.DirectWrite.Factory();
  using var brush = new D2D.SolidColorBrush(target, Color.Yellow);
  using var encoder = new WIC.PngBitmapEncoder(wic); // PngBitmapEncoder
 
  using var ms = new MemoryStream();
  using var dc = target.QueryInterface<D2D.DeviceContext>();
  using var bmpLayer = new D2D.Bitmap1(dc, target.PixelSize,
   new D2D.BitmapProperties1( new D2D.PixelFormat(SharpDX.DXGI.Format.B8G8R8A8_UNorm, D2D.AlphaMode.Premultiplied),
   d2d.DesktopDpi.Width, d2d.DesktopDpi.Height,
   D2D.BitmapOptions.Target));
 
  var r = new Random();
  encoder.Initialize(ms);
 
  D2D.Image oldTarget = dc.Target;
  {
   dc.Target = bmpLayer;
   dc.BeginDraw();
   var textFormat = new DWrite.TextFormat(dwriteFactory, "Times New Roman" ,
    DWrite.FontWeight.Bold,
    DWrite.FontStyle.Normal,
    width / text.Length);
   for ( int charIndex = 0; charIndex < text.Length; ++charIndex)
   {
    using var layout = new DWrite.TextLayout(dwriteFactory, text[charIndex].ToString(), textFormat, float .MaxValue, float .MaxValue);
    var layoutSize = new Vector2(layout.Metrics.Width, layout.Metrics.Height);
    using var b2 = new D2D.LinearGradientBrush(dc, new D2D.LinearGradientBrushProperties
    {
     StartPoint = Vector2.Zero,
     EndPoint = layoutSize,
    }, new D2D.GradientStopCollection(dc, new []
    {
     new D2D.GradientStop{ Position = 0.0f, Color = ColorFromHsl(r.NextFloat(0, 1), 1.0f, 0.8f) },
     new D2D.GradientStop{ Position = 1.0f, Color = ColorFromHsl(r.NextFloat(0, 1), 1.0f, 0.8f) },
    }));
 
    var position = new Vector2(charIndex * width / text.Length, r.NextFloat(0, height - layout.Metrics.Height));
    dc.Transform =
     Matrix3x2.Translation(-layoutSize / 2) *
     Matrix3x2.Skew(r.NextFloat(0, 0.5f), r.NextFloat(0, 0.5f)) *
     //Matrix3x2.Rotation(r.NextFloat(0, MathF.PI * 2)) *
     Matrix3x2.Translation(position + layoutSize / 2);
    dc.DrawTextLayout(Vector2.Zero, layout, b2);
   }
   for (var i = 0; i < 4; ++i)
   {
    target.Transform = Matrix3x2.Identity;
    brush.Color = ColorFromHsl(r.NextFloat(0, 1), 1.0f, 0.3f);
    target.DrawLine(
     r.NextVector2(Vector2.Zero, new Vector2(width, height)),
     r.NextVector2(Vector2.Zero, new Vector2(width, height)),
     brush, 3.0f);
   }
   target.EndDraw();
  }
 
  Color background = ColorFromHsl(r.NextFloat(0, 1), 1.0f, 0.3f);
  // for (var frameId = -10; frameId < 10; ++frameId)
  {
   dc.Target = null ;
   using var displacement = new D2D.Effects.DisplacementMap(dc);
   displacement.SetInput(0, bmpLayer, true );
   displacement.Scale = 100.0f; // Math.Abs(frameId) * 10.0f;
  
   var turbulence = new D2D.Effects.Turbulence(dc);
   displacement.SetInputEffect(1, turbulence);
 
   dc.Target = oldTarget;
   dc.BeginDraw();
   dc.Clear(background);
   dc.DrawImage(displacement);
   dc.EndDraw();
 
   using (var frame = new WIC.BitmapFrameEncode(encoder))
   {
    frame.Initialize();
    frame.SetSize(wicBitmap.Size.Width, wicBitmap.Size.Height);
 
    var pixelFormat = wicBitmap.PixelFormat;
    frame.SetPixelFormat( ref pixelFormat);
    frame.WriteSource(wicBitmap);
 
    frame.Commit();
   }
  }
 
  encoder.Commit();
  return ms.ToArray();
}

注意此代码使用了using var语句，是C# 8.0的using declaration功能，可以用using (var )语句代替.

效果如下（Gif是由LINQPad生成多次截图而来，实际为静态图）:

.NET生成动态验证码的完整步骤

在此基础上，（感谢Direct2D/WIC）经过较小的改动，即可生成一个动态的Gif图片.

只要略微修改以上代码:

  • 将PngBitmapEncoder改成GifBitmapEncoder*
  • 然后将下面的for循环取消注释
  • 将displacement.Scale = 100.0f;改成displacement.Scale = Math.Abs(frameId) * 10.0f;

即可看到以下效果（直接生成，非截图）:

.NET生成动态验证码的完整步骤

.NET生成动态验证码的完整步骤

.NET生成动态验证码的完整步骤

结语 。

最终的代码生成效果，可以从这里下载，用LINQPad 6打开.

本文使用的是SharpDX，是C#到DirectX的转换层。一个坏消息是，上图中使用的SharpDX已经停止维护了，但目前还没找到可以用于替换的库（可能由于它太好用了）.

以前我经常将Direct2D用于游戏，但最近越来越多的时候Direct2D已经用于解决实际问题。由于Direct2D的高颜值、高性能，实际上，Direct2D已经无处不在，浏览器/Word/Excel等日常软件都是深度集成Direct2D的应用。相信Direct2D可以用于更多的场景中.

总结 。

以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，谢谢大家对我的支持.

原文链接：https://www.cnblogs.com/sdflysha/p/dotnet-better-captcha.html 。

最后此篇关于.NET生成动态验证码的完整步骤的文章就讲到这里了,如果你想了解更多关于.NET生成动态验证码的完整步骤的内容请搜索CFSDN的文章或继续浏览相关文章，希望大家以后支持我的博客！ 。

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