手势识别 python,基于python的贪吃蛇小游戏论文

　　大家一定都玩过贪吃蛇的游戏：通过操纵蛇的移动方向，蛇可以吃到随机的食物。你吃的食物越多，蛇就会变得越长。本文将使用手势识别来完成贪吃蛇这个简单的游戏。有兴趣的可以看看。

　　00-1010 1.前言2。项目介绍。游戏的操作模式2。开发过程中的注意事项。游戏要点1。选择第三方库2。找出重点，标上3。创建一个类来存储关于游戏4的所有函数。定义连续更新的功能4。整体代码。

目录

　　想必大家都玩过贪吃蛇的游戏：通过操纵蛇的移动方向，蛇可以吃到随机的食物。吃的食物越多，蛇会变得越长，但如果不小心撞到自己，蛇就会死。游戏结束！我们玩过的贪吃蛇游戏，一般都是在手机或者游戏机上玩，通过方向键操纵蛇的移动。那么，我们是否可以直接用摄像头捕捉我们的手势，用手部动作来表现蛇的运动呢？当然，今天我会和你一起完成这个游戏的设计，玩得开心。

　　开始吧！

一、前言

二、项目介绍

　　吃蛇游戏众所周知，计算机视觉却鲜为人知。电脑视觉吃蛇游戏会给人们带来更多的参与感和新鲜感。这个项目主要利用手势识别来完成简单的吃蛇游戏。在这个游戏中，电脑通过摄像头捕捉我们的手势，判断是否移动。玩家移动他们的手来操纵贪吃的蛇，以获得随机出现在屏幕上的食物。他们每得到一份食物，就会被计为一分，分数加1，显示在屏幕上。当玩家在操作过程中不小心导致蛇的头部和身体发生碰撞，那么就会显示GameOver！按“R”键重新开始游戏。

1、游戏的操作方式

　　(1)图像的左右问题

　　因为我们用手势控制蛇的移动，但是摄像头的画面显示的是别人的视角，所以这正好和玩家的左右意识相反，所以我们要左右翻转摄像头读取的画面。原则上是改变左右像素的位置，但在Python中可以用cv2.flip()函数来实现图像翻转。

　　(2)相机的画面大小。

　　穿过

　　我们需要在摄像头获得的图像上玩游戏，所以太小的画面导致游戏空间不足。在开始的时候，我们可以对画面的大小进行预处理，设置一个合理的大小，这样最终的画面在玩游戏的时候就不会显得局促。函数cap.set(3，m) cap.set(4，n)可以设置图片的宽度和高度。

　　这个项目中还会有一些其他的注意事项，比如判断碰撞，获取食物，我会在项目后面介绍。

2、开发的过程中的注意事项

三、游戏的实现要点

　　一些第三方库使用：

　　导入数学

　　随机导入

　　导入cvzone

　　导入cv2

　　将numpy作为np导入

　　来自cvzone。手动跟踪模块导入手动检测器

　　在这个项目中，我们主要使用上述库，其中随机库用于随机选择像素放置食物甜甜圈，cvzone中的手部识别用于检测玩家手势，cv2用于执行一些基本的图像操作。其他库也有用，后面会介绍。

1、选择第三方库

　　在这个游戏中，我们选择了一只手作为目标节点，所以在检测到画面中出现的手时，我们需要标记出关键点，而这个关键点恰好就是我们饕餮蛇的头部。由于我们是调用的第三方库，这个库可以在3D中标记手，但是我们只需要x和y两个坐标值，主要使用以下函数来标记手的关键节点：

　　#检测到第一只手，并标记手的位置。

　　如果手：

　　lmList=hands[0][lmList]

　　 pointIndex = lmList[8][0:2] #第八个坐标点的 x, y值，其中 z 值不被包括在里面

　　 cv2.circle(img, pointIndex, 20, (200, 0, 200), cv2.FILLED) #在关键点处绘制一个圆点并进行填充（此处只是示范，后面会更改）

3、创建一个类来保存关于游戏的所有功能

　　我们需要实现的游戏是很多功能结合起来完成的，如果想要使用函数来实现这些功能，那么将会非常麻烦，当我们使用 class 来完成时，由于很多东西都保存在同一个类中，将会降低难度。在这个 class 中我们将会创建很多重要的列表来存储我们用得到的一些关键点，比如贪吃蛇的身上的所有的点、贪吃蛇的长度、蛇的总体距离、食物的放置、得分等：

class SnakeGameClass:
　　 def __init__(self, pathFood):
　　 self.points = [] #贪吃蛇身上所有点
　　 self.lengths = [] #点与点之间的距离
　　 self.currentLength = 0 #当下蛇的长度
　　 self.allowedLength = 50 #最大允许长度（阈值）
　　 self.previousHead = 0, 0 #手部关键点之后的第一个点
　　 self.imgFood = cv2.imread(pathFood, cv2.IMREAD_UNCHANGED) #定义食物
　　 self.hFood, self.wFood, _ = self.imgFood.shape
　　 self.foodPoint = 0, 0
　　 self.randomFoodLocation()
　　 self.score = 0
　　 self.gameOver = False

4、定义函数进行不断更新

　　随着我们的手部的移动，贪吃蛇的长度以及位置都会发生变化，所以我们需要创建一个函数来不断进行更新，满足变化的需求（该部分也是在前面创建的大类里面完成的）：

 def update(self, imgMain, currentHead):
　　 #游戏结束，打印文本
　　 if self.gameOver:
　　 cvzone.putTextRect(imgMain, "Game Over", [300, 400],
　　 scale=7, thickness=5, offset=20)
　　 cvzone.putTextRect(imgMain, fYour Score: {self.score}, [300, 550],
　　 scale=7, thickness=5, offset=20)
　　 else:
　　 px, py = self.previousHead
　　 cx, cy = currentHead
　　 self.points.append([cx, cy])
　　 distance = math.hypot(cx - px, cy - py)
　　 self.lengths.append(distance)
　　 self.currentLength += distance
　　 self.previousHead = cx, cy
　　 #长度缩小
　　 if self.currentLength > self.allowedLength:
　　 for i, length in enumerate(self.lengths):
　　 self.currentLength -= length
　　 self.lengths.pop(i)
　　 self.points.pop(i)
　　 if self.currentLength < self.allowedLength:
　　 break
　　 #检查贪吃蛇是否已经触碰到食物
　　 rx, ry = self.foodPoint
　　 if rx - self.wFood // 2 < cx < rx + self.wFood // 2 and \
　　 ry - self.hFood // 2 < cy < ry + self.hFood // 2:
　　 self.randomFoodLocation()
　　 self.allowedLength += 50
　　 self.score += 1
　　 print(self.score)
　　 #使用线条绘制贪吃蛇
　　 if self.points:
　　 for i, point in enumerate(self.points):
　　 if i != 0:
　　 cv2.line(imgMain, self.points[i - 1], self.points[i], (0, 0, 255), 20)
　　 cv2.circle(imgMain, self.points[-1], 20, (0, 255, 0), cv2.FILLED)
　　 #显示食物
　　 imgMain = cvzone.overlayPNG(imgMain, self.imgFood,
　　 (rx - self.wFood // 2, ry - self.hFood // 2))
　　 cvzone.putTextRect(imgMain, fScore: {self.score}, [50, 80],
　　 scale=3, thickness=3, offset=10)
　　 #检测是否碰撞
　　 pts = np.array(self.points[:-2], np.int32)
　　 pts = pts.reshape((-1, 1, 2))
　　 cv2.polylines(imgMain, [pts], False, (0, 255, 0), 3)
　　 minDist = cv2.pointPolygonTest(pts, (cx, cy), True)
　　 if -1 <= minDist <= 1:
　　 print("Hit")
　　 self.gameOver = True
　　 self.points = [] #蛇身上所有的点
　　 self.lengths = [] #不同点之间的距离
　　 self.currentLength = 0 #当前蛇的长度
　　 self.allowedLength = 50 #最大允许长度
　　 self.previousHead = 0, 0 #先前的蛇的头部
　　 self.randomFoodLocation()
　　 return imgMain

　　在这个更新的函数中，我们需要判断很多东西，比如贪吃蛇是否触碰到食物（如果触碰到食物我们就要增加蛇的长度并累积得分）、当前长度是否超过所允许的最大长度（当前长度小于最大长度就不必要进行更改了，但如果当前长度大于最大长度，则需要进行缩短）、贪吃蛇是否发生碰撞（通过关键节点之间的距离判断贪吃蛇是否发生了碰撞，如果发生了碰撞，则进入 gameover 模块，如果没有，继续游戏）等，都解释在上面的代码中了。

　　主要是通过上面定义的 class 我们就能实现当前的贪吃蛇游戏了。

四、总体代码

　　本次小游戏我是在b站看到教程并一步步复现出来的，大家感兴趣可以尝试一下，当然按照惯例整体代码会贴在下面：

"""
　　Author:XiaoMa
　　CSDN Address:一马归一码
　　"""
　　import math
　　import random
　　import cvzone
　　import cv2
　　import numpy as np
　　from cvzone.HandTrackingModule import HandDetector
　　cap = cv2.VideoCapture(0)
　　#设置画面的尺寸大小，过小的话导致贪吃蛇活动不开
　　cap.set(3, 1280)
　　cap.set(4, 720)
　　detector = HandDetector(detectionCon=0.8, maxHands=1)
　　class SnakeGameClass:
　　 def __init__(self, pathFood):
　　 self.points = [] #贪吃蛇身上所有点
　　 self.lengths = [] #每一个点之间的距离
　　 self.currentLength = 0 #当下蛇的长度
　　 self.allowedLength = 50 #最大允许长度（阈值）
　　 self.previousHead = 0, 0 #手部关键点之后的第一个点
　　 self.imgFood = cv2.imread(pathFood, cv2.IMREAD_UNCHANGED) #定义食物
　　 self.hFood, self.wFood, _ = self.imgFood.shape
　　 self.foodPoint = 0, 0
　　 self.randomFoodLocation()
　　 self.score = 0
　　 self.gameOver = False
　　 def randomFoodLocation(self):
　　 self.foodPoint = random.randint(100, 1000), random.randint(100, 600)
　　 def update(self, imgMain, currentHead):
　　 #游戏结束，打印文本
　　 if self.gameOver:
　　 cvzone.putTextRect(imgMain, "Game Over", [300, 400],
　　 scale=7, thickness=5, offset=20)
　　 cvzone.putTextRect(imgMain, fYour Score: {self.score}, [300, 550],
　　 scale=7, thickness=5, offset=20)
　　 else:
　　 px, py = self.previousHead
　　 cx, cy = currentHead
　　 self.points.append([cx, cy])
　　 distance = math.hypot(cx - px, cy - py)
　　 self.lengths.append(distance)
　　 self.currentLength += distance
　　 self.previousHead = cx, cy
　　 #长度缩小
　　 if self.currentLength > self.allowedLength:
　　 for i, length in enumerate(self.lengths):
　　 self.currentLength -= length
　　 self.lengths.pop(i)
　　 self.points.pop(i)
　　 if self.currentLength < self.allowedLength:
　　 break
　　 #检查贪吃蛇是否已经触碰到食物
　　 rx, ry = self.foodPoint
　　 if rx - self.wFood // 2 < cx < rx + self.wFood // 2 and \
　　 ry - self.hFood // 2 < cy < ry + self.hFood // 2:
　　 self.randomFoodLocation()
　　 self.allowedLength += 50
　　 self.score += 1
　　 print(self.score)
　　 #使用线条绘制贪吃蛇
　　 if self.points:
　　 for i, point in enumerate(self.points):
　　 if i != 0:
　　 cv2.line(imgMain, self.points[i - 1], self.points[i], (0, 0, 255), 20)
　　 cv2.circle(imgMain, self.points[-1], 20, (0, 255, 0), cv2.FILLED)
　　 #显示食物
　　 imgMain = cvzone.overlayPNG(imgMain, self.imgFood,
　　 (rx - self.wFood // 2, ry - self.hFood // 2))
　　 cvzone.putTextRect(imgMain, fScore: {self.score}, [50, 80],
　　 scale=3, thickness=3, offset=10)
　　 #检测是否碰撞
　　 pts = np.array(self.points[:-2], np.int32)
　　 pts = pts.reshape((-1, 1, 2))
　　 cv2.polylines(imgMain, [pts], False, (0, 255, 0), 3)
　　 minDist = cv2.pointPolygonTest(pts, (cx, cy), True)
　　 if -1 <= minDist <= 1:
　　 print("Hit")
　　 self.gameOver = True
　　 self.points = [] #蛇身上所有的点
　　 self.lengths = [] #不同点之间的距离
　　 self.currentLength = 0 #当前蛇的长度
　　 self.allowedLength = 50 #最大允许长度
　　 self.previousHead = 0, 0 #先前的蛇的头部
　　 self.randomFoodLocation()
　　 return imgMain
　　game = SnakeGameClass("Donut.png")
　　while True:
　　 success, img = cap.read()
　　 img = cv2.flip(img, 1) #镜像翻转
　　 hands, img = detector.findHands(img, flipType=False)
　　 #检测到第一个手，并标记手部位置
　　 if hands:
　　 lmList = hands[0][lmList]
　　 pointIndex = lmList[8][0:2] #第八个坐标点的 x, y值，其中 z 值不被包括在里面
　　 #cv2.circle(img, pointIndex, 20, (200, 0, 200), cv2.FILLED) #在关键点处绘制一个圆点并进行填充（此处只是示范，后面会更改）
　　 img = game.update(img, pointIndex)
　　 cv2.imshow("Image", img)
　　 key = cv2.waitKey(1)
　　 #按下‘r重新开始游戏
　　 if key == ord(r):
　　 game.gameOver = False

　　至于需要使用到的甜甜圈的图案，可以网上找一个合适的大小的图案进行替代即可。

　　到此这篇关于Python利用手势识别实现贪吃蛇游戏的文章就介绍到这了,更多相关Python贪吃蛇游戏内容请搜索盛行IT软件开发工作室以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持盛行IT软件开发工作室！

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