如何在.NET中生成动态验证码

如何在.NET中生成动态验证码？相信很多没有经验的人对此束手无策，为此本文总结了问题出现的原因和解决方法，通过这篇文章希望你能解决这个问题。

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

<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）：

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）：

然后再加入一些线条：

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）：

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：

<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：

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

其中CaptchaResult的定义如下：

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）：

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：

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：

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）：

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）：

然后加入线条：

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）：

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：

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）：

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;

看完上述内容，你们掌握如何在.NET中生成动态验证码的方法了吗？如果还想学到更多技能或想了解更多相关内容，欢迎关注亿速云行业资讯频道，感谢各位的阅读！