基于视觉感知的图像验证码设计与研究

摘要

验证码是一种用于区分计算机和人类的安全机制，用于防范计算机程序的恶意攻击。基于文本的验证码机制和基于图像的验证码机制是目前使用最为广泛的两种验证码机制，由于许多研究人员在研究验证码的破解，并且取得了一定的成功，使得现有的大多数验证码机制已经不够安全，并且设计出的新验证码非常难用不够友好。并且这些验证码也受到语言依赖性，标签数据库的影响，不能完全自动生成。但是，验证码在网络安全中发挥着非常重要的作用，因此迫切需要探索新的验证码方向来解决上述问题。本文通过研究人类的视觉感知能力，设计出了三种基于视觉感知的图像验证码，可以有效的解决验证码领域现在面临的问题，使得图像验证码领域继续向前发展
　　通过研究发现，人类在图像的视觉感知方面与计算机相比有着巨大的优势。人类对于图像内容的理解能力，风格的转换，空间纹理的变化，以及在平面中的3D构图等方面都有着非常准确且灵敏的感知。基于视觉感知这一特点，本文设计并研究了基于人类视觉感知的图像验证码。本文主要对验证码领域做出了两个贡献。首先，本文通过研究人的视觉感知能力，从图像风格画，图像纹理，以及3D空间构图这三个角度出发，提出了三种基于视觉感知的新型图像验证码机制。其中Neural-Style机制的验证码包含Grid机制和Font机制两种设计形式，他们都是通过卷积神经网络生成新的风格图片。Grid形式的验证码是让用户根据题意找出方格中的风格图，而Font形式的验证码是让用户找出图片之中风格画后的汉字。DeRection形式的验证码，则是在对比图像变化的情况下，利用人类捕获图像变形区域纹理的能力寻找图像的变形区域。CONSCEME形式的验证码是利用人们在三维空间中理解内容的能力，并计算不同视图中堆叠的立方体的数量的。
　　其次，本文还提出一套基于图像的验证码的设计标准。与现有的图像验证码机制相比，本文提出的三种基于视觉感知的图像验证码机制在一些地方有相似之处。本文对110多人进行了验证码使用的初步实验，验证了三种基于视觉感知的图像验证码机制的可用性和安全性。通过分析本文提出的三种机制的特点，并将这三种验证码机制与现有的基于图像的验证码机制的特征进行比较，提出了一套基于图像的验证码系统设计的新标准。

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缩略语对照表

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.3本文研究内容和组织结构

第二章 相关理论和技术

2.1 Neural-Style风格图相关技术

2.2图像处理相关理论和技术

2.3基于Unity3D 建模相关理论技术

2.4本章小结

第三章 Neural-Style 验证码设计与实现

3.1神经网络的设计

3.2 Neural-Style 形式验证码设计与实现

3.3本章小结

第四章 DeRection 验证码设计与实现

4.1 DeRection 验证码的设计

4.2 DeRection 验证码的实现

4.3本章小结

第五章 CONSCHEME 验证码设计与实现

5.1 CONSCHEME验证码的设计

5.2 CONSCHEME验证码的实现

5.3本章小结

第六章 实验结果和分析

6.1 设计分析

6.2安全性分析

6.3基于图像验证码的设计标准

6.4本章小结

第七章 总结与展望

7.1本文工作总结

7.2进一步研究方向

参考文献

致谢

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