純代碼系列：Python實現驗證碼圖片(PIL庫經典用法用法，爬蟲12306思路)

現在的網頁中，爲了防止機器人提交表單，圖片驗證碼是很常見的應對手段之一。這裏就不詳細介紹了，相信大家都遇到過。

現在就給出用Python的PIL庫實現驗證碼圖片的代碼。代碼中有詳細註釋。

#!/usr/bin/env python
#coding=utf-8

import random
from PIL import Image, ImageDraw, ImageFont, ImageFilter

_letter_cases = "abcdefghjkmnpqrstuvwxy" # 小寫字母，去除可能干擾的i，l，o，z
_upper_cases = _letter_cases.upper() # 大寫字母
_numbers = ''.join(map(str, range(3, 10))) # 數字
init_chars = ''.join((_letter_cases, _upper_cases, _numbers))

def create_validate_code(size=(120, 30),
                         chars=init_chars,
                         img_type="GIF",
                         mode="RGB",
                         bg_color=(255, 255, 255),
                         fg_color=(0, 0, 255),
                         font_size=18,
                         font_type="ae_AlArabiya.ttf",
                         length=4,
                         draw_lines=True,
                         n_line=(1, 2),
                         draw_points=True,
                         point_chance = 2):
    '''
    @todo: 生成驗證碼圖片
    @param size: 圖片的大小，格式（寬，高），默認爲(120, 30)
    @param chars: 允許的字符集合，格式字符串
    @param img_type: 圖片保存的格式，默認爲GIF，可選的爲GIF，JPEG，TIFF，PNG
    @param mode: 圖片模式，默認爲RGB
    @param bg_color: 背景顏色，默認爲白色
    @param fg_color: 前景色，驗證碼字符顏色，默認爲藍色#0000FF
    @param font_size: 驗證碼字體大小
    @param font_type: 驗證碼字體，默認爲 ae_AlArabiya.ttf
    @param length: 驗證碼字符個數
    @param draw_lines: 是否劃干擾線
    @param n_lines: 干擾線的條數範圍，格式元組，默認爲(1, 2)，只有draw_lines爲True時有效
    @param draw_points: 是否畫干擾點
    @param point_chance: 干擾點出現的概率，大小範圍[0, 100]
    @return: [0]: PIL Image實例
    @return: [1]: 驗證碼圖片中的字符串
    '''

    width, height = size # 寬， 高
    img = Image.new(mode, size, bg_color) # 創建圖形
    draw = ImageDraw.Draw(img) # 創建畫筆

    def get_chars():
        '''生成給定長度的字符串，返回列表格式'''
        return random.sample(chars, length)

    def create_lines():
        '''繪製干擾線'''
        line_num = random.randint(*n_line) # 干擾線條數

        for i in range(line_num):
            # 起始點
            begin = (random.randint(0, size[0]), random.randint(0, size[1]))
            #結束點
            end = (random.randint(0, size[0]), random.randint(0, size[1]))
            draw.line([begin, end], fill=(0, 0, 0))

    def create_points():
        '''繪製干擾點'''
        chance = min(100, max(0, int(point_chance))) # 大小限制在[0, 100]
       
        for w in xrange(width):
            for h in xrange(height):
                tmp = random.randint(0, 100)
                if tmp > 100 - chance:
                    draw.point((w, h), fill=(0, 0, 0))

    def create_strs():
        '''繪製驗證碼字符'''
        c_chars = get_chars()
        strs = ' %s ' % ' '.join(c_chars) # 每個字符前後以空格隔開
       
        font = ImageFont.truetype(font_type, font_size)
        font_width, font_height = font.getsize(strs)

        draw.text(((width - font_width) / 3, (height - font_height) / 3),
                    strs, font=font, fill=fg_color)
       
        return ''.join(c_chars)

    if draw_lines:
        create_lines()
    if draw_points:
        create_points()
    strs = create_strs()

    # 圖形扭曲參數
    params = [1 - float(random.randint(1, 2)) / 100,
              0,
              0,
              0,
              1 - float(random.randint(1, 10)) / 100,
              float(random.randint(1, 2)) / 500,
              0.001,
              float(random.randint(1, 2)) / 500
              ]
    img = img.transform(size, Image.PERSPECTIVE, params) # 創建扭曲

    img = img.filter(ImageFilter.EDGE_ENHANCE_MORE) # 濾鏡，邊界加強（閾值更大）

    return img, strs

if __name__ == "__main__":
    code_img = create_validate_code()
    code_img.save("validate.gif", "GIF")

最後結果返回一個元組，第一個返回值是Image類的實例，第二個參數是圖片中的字符串（比較是否正確的作用）。

需要提醒的是，如果在生成ImageFont.truetype實例的時候拋出IOError異常，有可能是運行代碼的電腦沒有包含指定的字體，需要下載安裝。

生成的驗證碼圖片效果：

這時候，細心的同學可能要問，如果每次生成驗證碼，都要先保存生成的圖片，再顯示到頁面。這麼做讓人太不能接受了。這個時候，我們需要使用python內置的StringIO模塊，它有着類似file對象的行爲，但是它操作的是內存文件。於是，我們可以這麼寫代碼：

try:
    import cStringIO as StringIO
except ImportError:
    import StringIO

mstream = StringIO.StringIO()
    
img = create_validate_code()[0]
img.save(mstream, "GIF") 

這樣，我們需要輸出的圖片的時候只要使用“mstream.getvalue()”即可。比如在Django裏，我們首先定義這樣的url：

from django.conf.urls.defaults import *

urlpatterns = patterns('example.views',
    url(r'^validate/$', 'validate', name='validate'),
)

在views中，我們把正確的字符串保存在session中，這樣當用戶提交表單的時候，就可以和session中的正確字符串進行比較。

from django.shortcuts import HttpResponse

from validate import create_validate_code

def validate(request):
    mstream = StringIO.StringIO()
    
    validate_code = create_validate_code()
    img = validate_code[0]
    img.save(mstream, "GIF")
    
    request.session['validate'] = validate_code[1]
    
    return HttpResponse(mstream.getvalue(), "image/gif")