开发基于ASP.NET WebService的图片验证码服务


最近,工作中接到一项任务,开发一个页面验证码功能,查阅了一些网上的资料,并结合以前的绘图方面的知识,实现了如下的解决方案。生成的验证码效果如图:

  要解决的问题:

  1. 如何随机生成图片

  生成System.Drawing.Bitmap对象,使用System.Drawing.Graphics向位图对象中绘图。

  2. 如何在WebService的方法中通过参数传递图片数据

  将Bitmap对象输出成字节流,WebMothod使用字节数组返回该字节流。

  实例:

  1. 用VS.NET 2003创建一个ASP.NET Webservice工程,默认的Service名为MyService,为MyService添加一个名为GenerateVerifyImage的WebMethod。该方法的代码如下:

 /// <summary>
 /// 生成图片验证码
 /// </summary>
 /// <param name="nLen">验证码的长度</param>
 /// <param name="strKey">输出参数,验证码的内容</param>
 /// <returns>图片字节流</returns>
 [WebMethod]
 public byte[] GenerateVerifyImage(int nLen,ref string strKey)
 {
  int nBmpWidth = 13*nLen+5;
  int nBmpHeight = 25;
  System.Drawing.Bitmap bmp = new System.Drawing.Bitmap(nBmpWidth,nBmpHeight);

  // 1. 生成随机背景颜色

  int nRed,nGreen,nBlue; // 背景的三元色
  System.Random rd = new Random((int)System.DateTime.Now.Ticks);
  nRed = rd.Next(255)%128+128;
  nGreen = rd.Next(255)%128+128;
  nBlue = rd.Next(255)%128+128;

// 2. 填充位图背景

  System.Drawing.Graphics graph = System.Drawing.Graphics.FromImage(bmp);
  graph.FillRectangle(new SolidBrush(System.Drawing.Color.FromArgb(nRed,nGreen,nBlue))
  ,0
  ,0
  ,nBmpWidth
  ,nBmpHeight);

  // 3. 绘制干扰线条,采用比背景略深一些的颜色

  int nLines = 3;
  System.Drawing.Pen pen = new System.Drawing.Pen(System.Drawing.Color.FromArgb(nRed-17,nGreen-17,nBlue-17),2);
  for(int a =0;a< nLines;a++)
  {
  int x1 = rd.Next() % nBmpWidth;
  int y1 = rd.Next() % nBmpHeight;
  int x2 = rd.Next() % nBmpWidth;
  int y2 = rd.Next() % nBmpHeight;
  graph.DrawLine(pen,x1,y1,x2,y2);
  }

  // 采用的字符集,可以随即拓展,并可以控制字符出现的几率

  string strCode = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"; 

  // 4. 循环取得字符,并绘制

  string strResult = "";
  for(int i=0;i<nLen;i++)
  {
  int x = (i*13 + rd.Next(3));
  int y = rd.Next(4) + 1;

  // 确定字体

  System.Drawing.Font font = new System.Drawing.Font("Courier New",
   12 + rd.Next()%4,
   System.Drawing.FontStyle.Bold);
  char c = strCode[rd.Next(strCode.Length)]; // 随机获取字符
  strResult += c.ToString();

  // 绘制字符

  graph.DrawString(c.ToString(),
   font,
   new SolidBrush(System.Drawing.Color.FromArgb(nRed-60+y*3,nGreen-60+y*3,nBlue-40+y*3)),
   x,
   y);
  }

// 5. 输出字节流

  System.IO.MemoryStream bstream = new System.IO.MemoryStream();
  bmp.Save(bstream,System.Drawing.Imaging.ImageFormat.Jpeg);
  bmp.Dispose();
  graph.Dispose();
  
  strKey = strResult;
  byte[] byteReturn = bstream.ToArray();
  bstream.Close();
  
  return byteReturn;
 }

  2. 测试WebMethod,添加一个WebForm,引用上述WebService,引用名为imagesvr。在Page_Load中添加代码:

  ...
  imagesvr.MyService imgsvr = new imagesvr.MyService();
  string strKey = "";
  byte[] data = imgsvr.GenerateVerifyImage(5,ref strKey);
  Response.OutputStream.Write(data,0,data.Length);
  ...

  3. 运行。每次refresh这个WebForm时,就会显示一个新生成的图片验证码,而函数的输出参数strKey保存的就是这个验证码的实际内容,可以保存在Session中,作为验证使用。

  上次开发出图片验证码之后,根据一些朋友的建议,本着验证码易识别(针对人),不易破解,美观的原则,改进了验证码生成的算法,采用图像滤镜的方法,对图片验证码进行反破解干扰,结果图片示例如下:

  滤镜效果主要采用波形(wave)算法,通过对X轴Y轴的正弦波形处理,产生叠加效果。算法主要描述如下:

 private const double PI = 3.1415926535897932384626433832795;
 private const double PI2 = 6.283185307179586476925286766559;
  
 /// <summary>
 /// 正弦曲线Wave扭曲图片
 /// </summary>
 /// <param name="srcBmp"></param>
 /// <param name="bXDir"></param>
 /// <param name="nMultValue">波形的幅度倍数</param>
 /// <param name="dPhase">波形的起始相位,取值区间[0-2*PI)</param>
 /// <returns></returns>
 public System.Drawing.Bitmap TwistImage(Bitmap srcBmp,bool bXDir,double dMultValue,double dPhase)
 {
  System.Drawing.Bitmap destBmp = new Bitmap(srcBmp.Width,srcBmp.Height);
  
  // 将位图背景填充为白色
  System.Drawing.Graphics graph = System.Drawing.Graphics.FromImage(destBmp);
  graph.FillRectangle(new SolidBrush(System.Drawing.Color.White),0,0,destBmp.Width,destBmp.Height);
  graph.Dispose();
  double dBaseAxisLen = bXDir ? (double)destBmp.Height : (double)destBmp.Width;
  
  for(int i=0;i<destBmp.Width;i++)
  {
  for(int j=0;j<destBmp.Height;j++)
  {
   double dx = 0;
   dx = bXDir ? (PI2*(double)j)/dBaseAxisLen : (PI2*(double)i)/dBaseAxisLen;
   dx += dPhase;
   double dy = Math.Sin(dx);
  
   // 取得当前点的颜色
   int nOldX = 0,nOldY = 0;
   nOldX = bXDir ? i + (int)(dy*dMultValue) : i;
   nOldY = bXDir ? j : j + (int)(dy*dMultValue);
  
   System.Drawing.Color color = srcBmp.GetPixel(i,j);
   if(nOldX >= 0 && nOldX < destBmp.Width
   && nOldY >=0 && nOldY < destBmp.Height)
   {
   destBmp.SetPixel(nOldX,nOldY,color);
   }
  }
  }
  
  return destBmp;
 }

  开头的示例图片,是两次波形效果的叠加,两次效果分别针对X轴方向和Y轴方向,如果取消对边缘背景色的填充,可以看到算法对图形的影响,如下图:

  这样产生的验证码,看起来很像Google站点上的验证码吧,当然,如果你有兴趣,还可以添加其他的滤镜效果,如拉伸,旋转,马赛克等。但是注意一点,网站验证码不是越复杂越好,要在速度和安全上找到一个平衡点。

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