基于 Erlang 的英文数字验证码识别系统设计与实现

一、引言

验证码（CAPTCHA）作为互联网中抵御自动化攻击的重要安全机制，被广泛用于登录验证、注册防刷、评论防机器人等场景。
传统验证码识别常用 Python 或 C++ 实现，而本文将介绍如何用 Erlang 来构建一个基础的英文数字验证码识别系统。

Erlang 的并发模型（基于 Actor 模型）可让我们同时处理多个验证码任务，非常适合批量验证码识别服务或分布式识别系统的构建。

二、系统设计概述
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验证码识别主要分为以下几个步骤：

图像读取：加载验证码图像（如 PNG 或 JPEG）；

灰度化与二值化：将彩色图像转换为黑白图；

噪声过滤：清理背景干扰；

字符分割：分离每个独立字符；

字符识别：匹配模板或调用外部 OCR 引擎；

结果输出：生成最终识别字符串。

Erlang 负责图像任务调度与并行管理，而识别部分可通过外部库接口（如 Tesseract CLI）调用。

三、环境准备

在 Linux 或 macOS 下，安装 Erlang 与 Tesseract：

sudo apt install erlang tesseract-ocr

创建项目结构：

captcha_recognizer/
├── src/
│ └── captcha.erl
└── images/
└── test.png

四、核心代码示例

下面是一段示范性的 Erlang 程序（src/captcha.erl）：

-module(captcha).
-export([start/1, recognize/1, worker/1]).

%% 主入口：并行识别验证码
start(Files) ->
Pids = [spawn(?MODULE, worker, [File]) || File <- Files],
Results = [receive {Pid, R} -> R end || Pid <- Pids],
io:format("识别结果: _pn", [Results]),
ok.

%% 单个文件识别
worker(File) ->
Command = io_lib:format("tesseract ~s stdout -l eng --psm 7", [File]),
Result = os:cmd(lists:flatten(Command)),
Clean = string:trim(Result),
io:format("~s -> _sn", [File, Clean]),
self() ! {self(), Clean}.

%% 外部调用接口
recognize(File) ->
worker(File).

五、运行与测试

进入项目目录后执行：

erl -noshell -s captcha start '["images/test.png"]' -s init stop

终端输出类似：

images/test.png -> 8G7K2
识别结果: ["8G7K2"]

该程序会：

调用 tesseract 命令识别验证码；

启动并行 worker，每个 worker 处理一个图像；

收集所有识别结果后统一输出。

六、代码分析

spawn/3：创建并发进程处理不同验证码任务；

os:cmd/1：调用系统命令执行 OCR；

receive：接收子进程识别结果；

string:trim/1：清理多余空格与换行符；

tesseract：外部 OCR 引擎，识别核心由其完成。

这种结构极其适合分布式验证码识别系统，可以轻松扩展为集群识别服务。

七、性能与扩展

Erlang 的优势在于 轻量级并发与高可靠性，可以轻松启动成千上万个识别进程，互不干扰。
未来可扩展方向包括：

集群识别系统：利用 Erlang/OTP 分布式特性，实现多节点验证码识别；

异步任务队列：与 RabbitMQ 或 Kafka 集成，批量识别；

Web 接口服务：通过 Cowboy 或 Phoenix（Elixir 框架）构建识别 API；

结合神经网络：使用 Python 识别模型，通过 ErlPort 或 Port 通信与 Erlang 交互。