TensorFlow基础见前博客

简介

传统的验证码识别算法一般需要把验证码分割为单个字符,然后逐个识别。本教程将验证码识别问题转化为分类的问题,实现对验证码进行整体识别。

步骤简介

本教程一共分为四个部分
  • generate_captcha.py - 利用 Captcha 库生成验证码;
  • captcha_model.py - CNN 模型;
  • train_captcha.py - 训练 CNN 模型;
  • predict_captcha.py - 识别验证码。

数据学习

安装 captcha 库

pip install captcha

获取训练数据

本教程使用的验证码由数字、大写字母、小写字母组成,每个验证码包含 4 个字符,总共有 62^4 种组合,所以一共有 62^4 种不同的验证码。

generate_captcha.py

#-*- coding:utf-8 -*-
from captcha.image import ImageCaptcha
from PIL import Image
import numpy as np
import random
import string class generateCaptcha():
def __init__(self,
width = 160,#验证码图片的宽
height = 60,#验证码图片的高
char_num = 4,#验证码字符个数
characters = string.digits + string.ascii_uppercase + string.ascii_lowercase):#验证码组成,数字+大写字母+小写字母
self.width = width
self.height = height
self.char_num = char_num
self.characters = characters
self.classes = len(characters) def gen_captcha(self,batch_size = 50):
X = np.zeros([batch_size,self.height,self.width,1])
img = np.zeros((self.height,self.width),dtype=np.uint8)
Y = np.zeros([batch_size,self.char_num,self.classes])
image = ImageCaptcha(width = self.width,height = self.height) while True:
for i in range(batch_size):
captcha_str = ''.join(random.sample(self.characters,self.char_num))
img = image.generate_image(captcha_str).convert('L')
img = np.array(img.getdata())
X[i] = np.reshape(img,[self.height,self.width,1])/255.0
for j,ch in enumerate(captcha_str):
Y[i,j,self.characters.find(ch)] = 1
Y = np.reshape(Y,(batch_size,self.char_num*self.classes))
yield X,Y def decode_captcha(self,y):
y = np.reshape(y,(len(y),self.char_num,self.classes))
return ''.join(self.characters[x] for x in np.argmax(y,axis = 2)[0,:]) def get_parameter(self):
return self.width,self.height,self.char_num,self.characters,self.classes def gen_test_captcha(self):
image = ImageCaptcha(width = self.width,height = self.height)
captcha_str = ''.join(random.sample(self.characters,self.char_num))
img = image.generate_image(captcha_str)
img.save(captcha_str + '.jpg') X = np.zeros([1,self.height,self.width,1])
Y = np.zeros([1,self.char_num,self.classes])
img = img.convert('L')
img = np.array(img.getdata())
X[0] = np.reshape(img,[self.height,self.width,1])/255.0
for j,ch in enumerate(captcha_str):
Y[0,j,self.characters.find(ch)] = 1
Y = np.reshape(Y,(1,self.char_num*self.classes))
return X,Y

理解训练数据

  • X:一个 mini-batch 的训练数据,其 shape 为 [ batch_size, height, width, 1 ],batch_size 表示每批次多少个训练数据,height 表示验证码图片的高,width 表示验证码图片的宽,1 表示图片的通道。
  • Y:X 中每个训练数据属于哪一类验证码,其形状为 [ batch_size, class ] ,对验证码中每个字符进行 One-Hot 编码,所以 class 大小为 4*62。
执行:
  • 获取验证码和对应的分类
cd /home/ubuntu;
python
from generate_captcha import generateCaptcha
g = generateCaptcha()
X,Y = g.gen_test_captcha()
  • 查看训练数据
X.shape
Y.shape

可以在 /home/ubuntu目录下查看生成的验证码,jpg 格式的图片可以点击查看。

模型学习

CNN 模型

  总共 5 层网络,前 3 层为卷积层,第 4、5 层为全连接层。对 4 层隐藏层都进行 dropout。网络结构如下所示: input——>conv——>pool——>dropout——>conv——>pool——>dropout——>conv——>pool——>dropout——>fully connected layer——>dropout——>fully connected layer——>output
 
示例代码:
# -*- coding: utf-8 -*
import tensorflow as tf
import math class captchaModel():
def __init__(self,
width = 160,
height = 60,
char_num = 4,
classes = 62):
self.width = width
self.height = height
self.char_num = char_num
self.classes = classes def conv2d(self,x, W):
return tf.nn.conv2d(x, W, strides=[1, 1, 1, 1], padding='SAME') def max_pool_2x2(self,x):
return tf.nn.max_pool(x, ksize=[1, 2, 2, 1],
strides=[1, 2, 2, 1], padding='SAME') def weight_variable(self,shape):
initial = tf.truncated_normal(shape, stddev=0.1)
return tf.Variable(initial) def bias_variable(self,shape):
initial = tf.constant(0.1, shape=shape)
return tf.Variable(initial) def create_model(self,x_images,keep_prob):
#first layer
w_conv1 = self.weight_variable([5, 5, 1, 32])
b_conv1 = self.bias_variable([32])
h_conv1 = tf.nn.relu(tf.nn.bias_add(self.conv2d(x_images, w_conv1), b_conv1))
h_pool1 = self.max_pool_2x2(h_conv1)
h_dropout1 = tf.nn.dropout(h_pool1,keep_prob)
conv_width = math.ceil(self.width/2)
conv_height = math.ceil(self.height/2) #second layer
w_conv2 = self.weight_variable([5, 5, 32, 64])
b_conv2 = self.bias_variable([64])
h_conv2 = tf.nn.relu(tf.nn.bias_add(self.conv2d(h_dropout1, w_conv2), b_conv2))
h_pool2 = self.max_pool_2x2(h_conv2)
h_dropout2 = tf.nn.dropout(h_pool2,keep_prob)
conv_width = math.ceil(conv_width/2)
conv_height = math.ceil(conv_height/2) #third layer
w_conv3 = self.weight_variable([5, 5, 64, 64])
b_conv3 = self.bias_variable([64])
h_conv3 = tf.nn.relu(tf.nn.bias_add(self.conv2d(h_dropout2, w_conv3), b_conv3))
h_pool3 = self.max_pool_2x2(h_conv3)
h_dropout3 = tf.nn.dropout(h_pool3,keep_prob)
conv_width = math.ceil(conv_width/2)
conv_height = math.ceil(conv_height/2) #first fully layer
conv_width = int(conv_width)
conv_height = int(conv_height)
w_fc1 = self.weight_variable([64*conv_width*conv_height,1024])
b_fc1 = self.bias_variable([1024])
h_dropout3_flat = tf.reshape(h_dropout3,[-1,64*conv_width*conv_height])
h_fc1 = tf.nn.relu(tf.nn.bias_add(tf.matmul(h_dropout3_flat, w_fc1), b_fc1))
h_fc1_drop = tf.nn.dropout(h_fc1, keep_prob) #second fully layer
w_fc2 = self.weight_variable([1024,self.char_num*self.classes])
b_fc2 = self.bias_variable([self.char_num*self.classes])
y_conv = tf.add(tf.matmul(h_fc1_drop, w_fc2), b_fc2) return y_conv

训练 CNN 模型

每批次采用 64 个训练样本,每 100 次循环采用 100 个测试样本检查识别准确度,当准确度大于 99% 时,训练结束,采用 GPU 需要 4-5 个小时左右,CPU 大概需要 20 个小时左右。

示例代码:

现在您可以在 /home/ubuntu 目录下创建源文件 train_captcha.py,内容可参考:
#-*- coding:utf-8 -*-
import tensorflow as tf
import numpy as np
import string
import generate_captcha
import captcha_model if __name__ == '__main__':
captcha = generate_captcha.generateCaptcha()
width,height,char_num,characters,classes = captcha.get_parameter() x = tf.placeholder(tf.float32, [None, height,width,1])
y_ = tf.placeholder(tf.float32, [None, char_num*classes])
keep_prob = tf.placeholder(tf.float32) model = captcha_model.captchaModel(width,height,char_num,classes)
y_conv = model.create_model(x,keep_prob)
cross_entropy = tf.reduce_mean(tf.nn.sigmoid_cross_entropy_with_logits(labels=y_,logits=y_conv))
train_step = tf.train.AdamOptimizer(1e-4).minimize(cross_entropy) predict = tf.reshape(y_conv, [-1,char_num, classes])
real = tf.reshape(y_,[-1,char_num, classes])
correct_prediction = tf.equal(tf.argmax(predict,2), tf.argmax(real,2))
correct_prediction = tf.cast(correct_prediction, tf.float32)
accuracy = tf.reduce_mean(correct_prediction) saver = tf.train.Saver()
with tf.Session() as sess:
sess.run(tf.global_variables_initializer())
step = 1
while True:
batch_x,batch_y = next(captcha.gen_captcha(64))
_,loss = sess.run([train_step,cross_entropy],feed_dict={x: batch_x, y_: batch_y, keep_prob: 0.75})
print ('step:%d,loss:%f' % (step,loss))
if step % 100 == 0:
batch_x_test,batch_y_test = next(captcha.gen_captcha(100))
acc = sess.run(accuracy, feed_dict={x: batch_x_test, y_: batch_y_test, keep_prob: 1.})
print ('###############################################step:%d,accuracy:%f' % (step,acc))
if acc > 0.99:
saver.save(sess,"./capcha_model.ckpt")
break
step += 1

然后执行:

cd /home/ubuntu;
python train_captcha.py

执行结果:

step:75193,loss:0.010931
step:75194,loss:0.012859
step:75195,loss:0.008747
step:75196,loss:0.009147
step:75197,loss:0.009351
step:75198,loss:0.009746
step:75199,loss:0.010014
step:75200,loss:0.009024
###############################################step:75200,accuracy:0.992500

使用训练好的模型:

作为实验,你可以通过调整 train_captcha.py 文件中 if acc > 0.99: 代码行的准确度节省训练时间(比如将 0.99 为 0.01),体验训练过程;我们已经通过长时间的训练得到了一个训练好的模型,可以通过如下命令将训练集下载到本地。
 
wget http://tensorflow-1253902462.cosgz.myqcloud.com/captcha/capcha_model.zip
unzip -o capcha_model.zip

识别验证码

测试数据集:

我们在腾讯云的 COS 上准备了 100 个验证码作为测试集,使用 wget 命令获取:
wget http://tensorflow-1253902462.cosgz.myqcloud.com/captcha/captcha.zip
unzip -q captcha.zip

然后执行:

cd /home/ubuntu;
python predict_captcha.py captcha/0hWn.jpg

执行结果:

0hWn

tensorFlow(六)应用-基于CNN破解验证码的更多相关文章

  1. TensorFlow - 深度学习破解验证码 实验

    TensorFlow - 深度学习破解验证码 简介:验证码主要用于防刷,传统的验证码识别算法一般需要把验证码分割为单个字符,然后逐个识别,如果字符之间相互重叠,传统的算法就然并卵了,本文采用cnn对验 ...

  2. 基于CNN的人群密度图估计方法简述

    人群计数的方法分为传统的视频和图像人群计数算法以及基于深度学习的人群计数算法,深度学习方法由于能够方便高效地提取高层特征而获得优越的性能是传统方法无法比拟的.本文简单了秒速了近几年,基于单张图像利用C ...

  3. CNN大战验证码

    介绍   爬虫江湖,风云再起.自从有了爬虫,也就有了反爬虫:自从有了反爬虫,也就有了反反爬虫.   反爬虫界的一大利器,就是验证码(CAPTCHA),各种各样的验证码让人眼花缭乱,也让很多人在爬虫的过 ...

  4. tensorflow笔记:多层CNN代码分析

    tensorflow笔记系列: (一) tensorflow笔记:流程,概念和简单代码注释 (二) tensorflow笔记:多层CNN代码分析 (三) tensorflow笔记:多层LSTM代码分析 ...

  5. TensorFlow系列专题(十三): CNN最全原理剖析(续)

    目录: 前言 卷积层(余下部分) 卷积的基本结构 卷积层 什么是卷积 滑动步长和零填充 池化层 卷积神经网络的基本结构 总结 参考文献   一.前言 上一篇我们一直说到了CNN[1]卷积层的特性,今天 ...

  6. SQL Server 2008空间数据应用系列六:基于SQLCRL的空间数据可编程性

    原文:SQL Server 2008空间数据应用系列六:基于SQLCRL的空间数据可编程性 友情提示,您阅读本篇博文的先决条件如下: 1.本文示例基于Microsoft SQL Server 2008 ...

  7. cvpr2017:branchout——基于CNN的在线集成跟踪

    1.引言 2017年CVPR上有不少关于跟踪的paper.CF方面最引人瞩目的应该是ECO了,CNN方面也有一些新的进展.Branchout是一个基于CNN用bagging集成的在线跟踪方法. con ...

  8. LSF-SCNN:一种基于 CNN 的短文本表达模型及相似度计算的全新优化模型

    欢迎大家前往腾讯云社区,获取更多腾讯海量技术实践干货哦~ 本篇文章是我在读期间,对自然语言处理中的文本相似度问题研究取得的一点小成果.如果你对自然语言处理 (natural language proc ...

  9. 实验楼Python破解验证码

    本人大二,因为Python结业考试项目,又想要学习机器学习方向,但是由于接触时间不长,选择了实验楼的Python破解验证码这个项目作为我的项目, 我在原来的基础上加了一些代码用于完善,并且对功能如何实 ...

随机推荐

  1. form提交xml文件

    --为何ajax提交不了xml?--原因:Request.Form["Data"]这种获取参数方式,原本就不是mvc路由参数获取方式,这是Asp.net中webfrom页面获取参数 ...

  2. 与数论的厮守02:整数的因子分解—Pollard_Rho

    学Pollard_Rho之前,你需要学会:Miller Rabin. 这是一个很高效的玄学算法,用来对大整数进行因数分解. 我们来分解n.若n是一个素数,那么就不需要分解了.所以我们还得能够判断一个数 ...

  3. docker基本部署

    一.基本概念docker 1.镜像(Image) Docker 镜像就是一个只读的模板. 例如:一个镜像可以包含一个完整的 ubuntu 操作系统环境,里面仅安装了 Apache 或用户需要的其它应用 ...

  4. iptables 扩展匹配 第三章

    获取帮助: centos 6 :man iptables centos 7: man iptables-extensions 扩展匹配: 隐式扩展:当使用-p指定某一协议之后,协议自身所支持的扩展就叫 ...

  5. 谷歌技术"三宝"之GFS

    题记:初学分布式文件系统,写篇博客加深点印象.GFS的特点是使用一堆廉价的商用计算机支撑大规模数据处理. 虽然"The Google File System " 是03年发表的老文 ...

  6. 时间序列数据库调研之InfluxDB

    基于 Go 语言开发,社区非常活跃,项目更新速度很快,日新月异,关注度高 测试版本 1.0.0_beta2-1 安装部署 wget https://dl.influxdata.com/influxdb ...

  7. devm_kzalloc【转】

    本文转载自:https://blog.csdn.net/liuhuahan/article/details/42145507 看内核代码的时候看到这个函数不理解它的具体作用然后就上网上查,但是网上只查 ...

  8. C# HttpWebResponse WebClient 基础连接已经关闭: 发送时发生错误.

    https://blog.csdn.net/sun49842566/article/details/82802297 net 4.0 设置: ServicePointManager.SecurityP ...

  9. 马上AI全球挑战者大赛-违约用户风险预测

    方案概述 近年来,互联网金融已经是当今社会上的一个金融发展趋势.在金融领域,无论是投资理财还是借贷放款,风险控制永远是业务的核心基础.对于消费金融来说,其主要服务对象的特点是:额度小.人群大.周期短, ...

  10. codeforce gym/100495/problem/K—Wolf and sheep 两圆求相交面积 与 gym/100495/problem/E—Simple sequence思路简述

    之前几乎没写过什么这种几何的计算题.在众多大佬的博客下终于记起来了当时的公式.嘚赶快补计算几何和概率论的坑了... 这题的要求,在对两圆相交的板子略做修改后,很容易实现.这里直接给出代码.重点的部分有 ...