Python脚本破解图形验证码(tesserocr和pytesseract)

在学习之前，我们先了解OCR、tesseract、tesserocr、pytesseract和opencv这几个跟图片处理有关的库。

OCR(Optical Character Recognition)光学字符识别，是指通过扫描字符，然后通过其形状将其翻译成电子文本的过程。

tesseract是一个OCR，在Windows、Linux和Mac OS下均可安装。

tesserocr 和 pytesseract 是对tesseract封装的一个Python库，可以用来识别图片中的字符。pytesseract是Google的Tesseract-OCR引擎包装器。所以在使用tesserocr和pytesseract之前，我们需要安装tesseract。至于怎么安装我就不说了，网上一搜一大把。

opencv是一个基于BSD许可（开源）发行的跨平台计算机视觉库，也可以用于图片处理。

既然是破解图形验证码，我们就得先了解一下图片的有关知识。

绝大部分图片是 RGB 类型的，即是用RGB(红绿蓝)三原色组成的图片。在图像处理中，用RGB三个分量（R：Red，G：Green，B：Blue），即红、绿、蓝三原色来表示真彩色，R分量，G分量，B分量的取值范围均为0~255，比如电脑屏幕上的一个红色的像素点的三个分量的值分别为：255，0，0

像素点

我们的图片是由一个一个的像素点组成的，像素是图像的最小单元，我们右键——>属性去查看图片的信息，看到图片的尺寸1024*1024

即宽度是1024个像素，高度也是1024个像素，也就是说这张图片是由一个1024 * 1024的像素点矩阵构成的，这个矩阵是1024行，1024列，共有1024 * 1024 = 1048576个像素点。

因为一个像素点的颜色是由RGB三个值来表现的，所以一个像素点矩阵对应三个颜色向量矩阵，分别是R矩阵，G矩阵，B矩阵，它们也都是1024 *1024大小的矩阵。我们可以理解为这张图片是由3个1024*1024的矩阵重和起来的，才形成了这张图片最后的效果。

如下：

这个是R矩阵中的一部分

这个是G矩阵中的一部分

这个是B矩阵中的一部分

比如每个矩阵的第一行第一列的值分别为：R：240，G：223，B：204，所以这个像素点的颜色就是（240,223,204）。如果图片某个地方显示的是红色，那么这个地方的像素值就是：R：255 G：0 B：0 (255,0,0) 。

图片的灰度化

在理解了一张图片是由一个像素点矩阵构成之后，我们就知道我们对图像的处理就是对这个像素点矩阵的操作，想要改变某个像素点的颜色，我们只要在这个像素点矩阵中找到这个像素点的位置，比如第x行，第y列，所以这个像素点在这个像素点矩阵中的位置就可以表示成（x，y）,因为一个像素点的颜色由红、绿、蓝三个颜色变量表示，所以我们通过给这三个变量赋值，来改变这个像素点的颜色，比如改成红色（255，0，0），可以表示为（x，y，（R=255，G=0，B=0））x行y列的像素值为(255,0,0)。

那么什么叫图片的灰度化呢？其实很简单，就是让像素点矩阵中的每一个像素点都满足下面的关系：R=G=B（就是红色变量的值，绿色变量的值，和蓝色变量的值，这三个值相等），此时的这个值叫做灰度值。

一般灰度处理经常使用下面几种方法来进行处理。

方法1 平均值法：

灰度化后的R=（处理前的R + 处理前的G +处理前的B）/ 3
灰度化后的G=（处理前的R + 处理前的G +处理前的B）/ 3
灰度化后的B=（处理前的R + 处理前的G +处理前的B）/ 3

方法2 加权平均法(处理效果最好)：

灰度化后的R = 处理前的R * 0.3+ 处理前的G * 0.59 +处理前的B * 0.11
灰度化后的G = 处理前的R * 0.3+ 处理前的G * 0.59 +处理前的B * 0.11
灰度化后的B = 处理前的R * 0.3+ 处理前的G * 0.59 +处理前的B * 0.11

方法3 最大值发：

灰度化后的R、G、B=处理前的R、G、B中的最大值

https://blog.csdn.net/L0_o_0f/article/details/80180111

如下是利用python将图片进行灰度化处理后的效果，直接利用的PIL库Image类的方法(应该用的是方法2来进行灰度化)

from PIL import Image

img=Image.open("1.jpg")

img.convert("L").show()  #将图片进行灰度化处理并且显示

图片的二值化

什么叫图像的二值化？二值化就是让图像的像素点矩阵中的每个像素点的灰度值为0（黑色）或者255（白色），也就是让整个图像呈现只有黑和白的效果。在灰度化的图像中灰度值的范围为0~255，在二值化后的图像中的灰度值范围是0或者255。

黑色：二值化后的R = 二值化后的G = 二值化后的B = 0
白色：二值化后的R = 二值化后的G = 二值化后的B = 255

那么一个像素点在灰度化之后的灰度值怎么转化为 0 或者255呢？比如灰度值为120，那么在二值化后到底是0还是255?

这就涉及到取一个阀值的问题。

常用的二值化方法：

方法1：

取阀值为127（相当于0~255的中数），让灰度值小于等于127的变为0（黑色），灰度值大于127的变为255（白色），这样做的好处是计算量小速度快，但是缺点也是很明显的，因为这个阀值在不同的图片中均为127。但是不同的图片，他们的颜色分布差别很大，所以用127做阀值，效果肯定是不好的。

方法2：

取阀值为计算像素点矩阵中的所有像素点的灰度值的平均值

（像素点1灰度值+...+像素点n灰度值）/ n = 像素点平均值avg

然后让每一个像素点与像素点平均值比较，小于等于avg的像素点就为0（黑色），大于avg的为255（白色）

方法3：

使用直方图方法（也叫双峰法）来寻找阀值，直方图是图像的重要特质。直方图方法认为图像由前景和背景组成，在灰度直方图上，前景和背景都形成高峰，在双峰之间的最低谷处就是阀值所在。取到阀值之后再一一比较就可以了。

下面的代码是我们自己写的二值化的处理，我们取得阈值为127。

# 图片二值化

from PIL import Image

img = Image.open('1.jpg')

Img = img.convert('L')   #灰度化处理

threshold = 127           #我们自己定义的阈值

table = []

for i in range(256):

    if i < threshold:

        table.append(0)

    else:

        table.append(1)

# 图片二值化

photo = Img.point(table, '1')

photo.save("test.jpg")  #得到二值化处理后图片test.jpg

Image.open("test.jpg").show()   #显示二值化处理后的图片

下面是利用opencv库里面的方法来进行二值化处理

import cv2 as cv

import numpy as np

#全局阈值

def threshold_demo(image):

    gray = cv.cvtColor(image, cv.COLOR_RGB2GRAY)  #把输入图像灰度化

    #直接阈值化是对输入的单通道矩阵逐像素进行阈值分割。

    ret, binary = cv.threshold(gray, 0, 255, cv.THRESH_BINARY | cv.THRESH_TRIANGLE)

    print("threshold value %s"%ret)

    cv.namedWindow("binary0", cv.WINDOW_NORMAL)

    cv.imshow("binary0", binary)

#局部阈值

def local_threshold(image):

    gray = cv.cvtColor(image, cv.COLOR_RGB2GRAY)  #把输入图像灰度化

    #自适应阈值化能够根据图像不同区域亮度分布，改变阈值

    binary =  cv.adaptiveThreshold(gray, 255, cv.ADAPTIVE_THRESH_GAUSSIAN_C,cv.THRESH_BINARY, 25, 10)

    cv.namedWindow("binary1", cv.WINDOW_NORMAL)

    cv.imshow("binary1", binary)

#用户自己计算阈值

def custom_threshold(image):

    gray = cv.cvtColor(image, cv.COLOR_RGB2GRAY)  #把输入图像灰度化

    h, w =gray.shape[:2]

    m = np.reshape(gray, [1,w*h])

    mean = m.sum()/(w*h)  #阈值取平均值

    ret, binary =  cv.threshold(gray, mean, 255, cv.THRESH_BINARY)

    cv.namedWindow("binary2", cv.WINDOW_NORMAL)

    cv.imshow("binary2", binary)

src = cv.imread('1.jpg')

cv.namedWindow('input_image', cv.WINDOW_NORMAL)   #设置为WINDOW_NORMAL可以任意缩放

cv.imshow('input_image', src)

threshold_demo(src)

local_threshold(src)

custom_threshold(src)

cv.waitKey(0)

cv.destroyAllWindows()

图形验证码破解

未完待续。。。