基于 Scala 的英文数字验证码识别系统设计与实现

一、研究背景
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验证码（CAPTCHA）是一种有效的安全防护机制，通过生成包含干扰噪声的图像文字，用以区分人类与自动化程序。
随着人工智能与计算机视觉技术的发展，利用OCR（光学字符识别）技术实现自动化验证码识别已成为图像识别领域的重要研究方向。

本文介绍一种使用 Scala 实现的验证码识别系统，借助 OpenCV 进行图像预处理，结合 Tesseract OCR 引擎完成英数字验证码识别。该方案兼具高效性与可扩展性，适合部署于分布式识别环境中。

二、技术环境

开发语言：Scala 3.4+

运行环境：JVM（Java 17 或更高）

依赖组件：

OpenCV（图像预处理）

Tess4J（Tesseract Java 接口）

开发工具：IntelliJ IDEA 或 sbt

build.sbt 示例配置：

name := "CaptchaRecognizer"

version := "1.0"

scalaVersion := "3.4.0"

libraryDependencies ++= Seq(
"org.openpnp" % "opencv" % "4.5.5-1",
"net.sourceforge.tess4j" % "tess4j" % "5.4.0"
)

三、系统总体设计

验证码识别系统总体流程如下：

原始图像输入
↓
图像预处理（灰度化、二值化、降噪）
↓
OCR识别（Tesseract）
↓
输出识别结果

系统模块划分如下：

模块名 功能说明
ImageLoader 加载验证码图片
PreProcessor 完成图像增强、二值化和噪声去除
OcrEngine 负责OCR文本识别
MainApp 系统主程序入口
四、核心代码实现
import org.opencv.core._
import org.opencv.imgcodecs.Imgcodecs
import org.opencv.imgproc.Imgproc
import net.sourceforge.tess4j.Tesseract

object CaptchaRecognizer {
def main(args: Array[String]): Unit = {
System.loadLibrary(Core.NATIVE_LIBRARY_NAME)

val imagePath = "captcha.png"
val src = Imgcodecs.imread(imagePath)
if (src.empty()) {
  println(s"无法加载图像：$imagePath")
  return
}

// 1. 灰度化
val gray = new Mat()
Imgproc.cvtColor(src, gray, Imgproc.COLOR_BGR2GRAY)

// 2. 二值化
val binary = new Mat()
Imgproc.threshold(gray, binary, 0, 255, Imgproc.THRESH_BINARY + Imgproc.THRESH_OTSU)

// 3. 降噪
val denoised = new Mat()
Imgproc.medianBlur(binary, denoised, 3)
Imgcodecs.imwrite("processed.png", denoised)

// 4. OCR识别
val tesseract = new Tesseract()
tesseract.setDatapath("tessdata")
tesseract.setLanguage("eng")

val result = tesseract.doOCR(new java.io.File("processed.png"))
println(s"识别结果：${result.trim}")

}
}

五、运行与结果展示

运行命令：

sbt run

示例输出：

识别结果：7D9F