一、前言
想必大家都玩过贪吃蛇的游戏吧：通过操纵蛇的移动方向能够让蛇吃到随机出现的食物，吃到的食物越多，蛇就会变得越长，但如果不小心撞到了自己，那么蛇就会死亡，game over!！ 我们玩过的贪吃蛇游戏一般都是在手机或者游戏机上进行的，通过方向键操纵蛇的移动，那么我们是否可以直接使用一个摄像头捕捉我们的手势动作，并用手的移动来代表贪吃蛇的移动呢？当然可以，今天我就和大家一起完成这个游戏的设计并愉快的玩耍。
Let's Start!
二、项目介绍
1、游戏的操作方式
贪吃蛇游戏人尽皆知，计算机视觉鲜为人知，计算机视觉+贪吃蛇游戏会带给人们更多的参与感以及新鲜度，本次这个项目就是主要使用手势识别来完成贪吃蛇这个简单的游戏。在这个游戏中，电脑通过摄像头捕捉到我们的手势并判别是否进行移动，玩家移动手去操纵贪吃蛇得到屏幕中随机出现的食物，每得到一个食物，就会算作一分，Score 就会加1并显示在画面中，当玩家在操作的过程中不小心使得蛇的头部和身体相撞，那么就会显示GameOver! 按下 ‘r’ 键可以重新开始游戏。
2、开发的过程中的注意事项
(1) 图像的左右问题
由于我们是使用手势来进行控制蛇的移动的，但摄像头的画面显示的是别人的视角，所以这和玩家的左右意识刚好是相反的，因此我们要将摄像头读取到的画面进行一个左右的翻转。原理上说就是将左右的像素点位置进行一个调换，但在 Python 中可以使用一个 cv2.flip( ) 函数就可以实现镜像翻转了。
(2) 摄像头的画面尺寸问题
通
过摄像头得到的图像我们需要在上面进行游戏，因此画面过小会导致游戏空间不足，在最开始可以对画面的大小进行一个预处理，设定一个较为合理的大小，最后得到的画面玩游戏时才不会显得局促。通过函数 cap.set(3, m) cap.set(4, n) 可以实现对画面的宽和高的设定。
本项目中还会存在一些其他的注意事项，比如判断碰撞，判断获得食物等，我会在后面的项目过程中再加以介绍。
三、游戏的实现要点
1、选择第三方库
一些使用到的第三方库：
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import mathimport randomimport cvzoneimport cv2import numpy as npfrom cvzone.HandTrackingModule import HandDetector |
在本次项目中，我们主要使用到以上的几个库，其中使用 random 库来随机选择像素点来放置食物甜甜圈，使用 cvzone 中的手部识别来进行玩家手势的检测，使用 cv2 来进行一些基础的图像操作，其他的一些库也各有用处，后面一一介绍。
2、找到关键点并标记
在本次游戏中我们是选择了一只手作为目标节点，所以当我们检测到画面中出现手部时需要对其中的关键点进行标记，而这个关键点恰好是我们的贪吃蛇的头部，由于我们是调用的第三方库，而该库可以对手部进行3D的标记，但我们只需要 x,y 两个坐标值就可以了，主要使用以下函数进行手部关键节点的标记：
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#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） |
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：
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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）：
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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, f'Your 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, f'Score: {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：
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"""Author:XiaoMaCSDN Address:一马归一码"""import mathimport randomimport cvzoneimport cv2import numpy as npfrom 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, f'Your 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, f'Score: {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。
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