OpenCV进阶（3）基于OpenCV的贪吃蛇游戏

在这篇文章中，我们将使用Python和OpenCV创建贪吃蛇游戏。

1.贪吃蛇游戏

在贪吃蛇游戏中，我们使用箭头键控制数字蛇。

一个苹果随机出现在屏幕上，我们的目标是移动蛇，让它吃苹果。蛇在吃了苹果后会变大，我们的目标是让蛇尽可能长。

然而，如果蛇撞到墙或撞到自己，游戏就结束了。

2.用OpenCV实现贪吃蛇游戏

代码展示

import cv2
import numpy as np
from random import randint
from random import choiceclass SnakePart:def __init__(self, front, x, y):self.front = frontself.x = xself.y = ydef move(self):# 跟随它前面的部分移动self.x = self.front.xself.y = self.front.yclass Head:def __init__(self, direction, x, y):self.direction = directionself.x = xself.y = ydef move(self):# 检查它当前的方向，并相应地移动if self.direction == 0:self.x += 1elif self.direction == 1:self.y += 1elif self.direction == 2:self.x -= 1elif self.direction == 3:self.y -= 1def display():# 创建空白图像board = np.zeros([BOARD_SIZE, BOARD_SIZE, 3])# 把蛇涂成绿色for part in snake:board[part.y, part.x] = [0, 255, 0]# 把苹果涂成红色board[appley, applex] = [0, 0, 255]# 显示屏cv2.imshow("Snake Game", np.uint8(board.repeat(CELL_SIZE, 0).repeat(CELL_SIZE, 1)))key = cv2.waitKey(int(1000/SPEED))# 返回按下的键。如果没有按下键，则为-1。 return keydef win_focus():# 全屏打开图像，然后返回正常窗口cv2.namedWindow("Snake Game", cv2.WINDOW_AUTOSIZE);board = np.zeros([BOARD_SIZE * CELL_SIZE, BOARD_SIZE * CELL_SIZE, 3])cv2.imshow("Snake Game", board);cv2.setWindowProperty("Snake Game", cv2.WND_PROP_FULLSCREEN, cv2.WINDOW_FULLSCREEN);cv2.waitKey(2000)cv2.setWindowProperty("Snake Game", cv2.WND_PROP_FULLSCREEN, cv2.WINDOW_AUTOSIZE)if __name__ == '__main__' : # 棋盘游戏中每个单元格的大小CELL_SIZE = 20# 游戏中沿宽度排列的单元数BOARD_SIZE = 45# 改变速度使游戏进行得更快SPEED = 12# 吃过苹果后，蛇会按生长单位生长GROWTH = 3# 变量跟踪苹果是否被吃eaten = True# 变量来检查游戏是否应该退出quit = False# 变量跟踪增长。grow = 0# 存储蛇的数组snake = []#蛇的头从棋盘的中心开始。head = Head(0, int((BOARD_SIZE - 1)/2), int((BOARD_SIZE - 1)/2))snake.append(head)# 通过打印说明开始游戏print('w = top, a = left, s = down, d = right')# 让窗口聚焦的丑把戏win_focus()while True:# 检查苹果是否被吃掉，并生成一个新的if eaten:# 列出所有可能的地点s = list(range(0, BOARD_SIZE ** 2))# 删除属于蛇的一部分的cellfor part in snake:s.remove(part.x * BOARD_SIZE + part.y)# 从剩余的cell中随机挑选一个 a = choice(s)applex = int(a/BOARD_SIZE)appley = a % BOARD_SIZEeaten = False# 制作并展示显示屏key = display()# 获取按下的键并相应地移动# 8和27是删除键和退出键# 方向键在OpenCV中很棘手。所以我们使用#键'w'， 'a'，'s'，'d'表示移动。# w = top, a = left, s = down, d = rightif key == 8 or key == 27:breakelif key == ord("d") :head.direction = 0elif key == ord("s") :head.direction = 1elif key == ord("a") :head.direction = 2elif key == ord("w") :head.direction = 3# 移动snakefor part in snake[::-1]:part.move()    # 碰撞规则if head.x < 0 or head.x > BOARD_SIZE - 1 or head.y < 0 or head.y > BOARD_SIZE - 1:breakfor part in snake[1:]:if head.x == part.x and head.y == part.y:quit = Truebreakif quit:break# 蛇在多帧中逐渐生长    if grow > 0:snake.append(SnakePart(snake[-1], subx, suby))grow -= 1# 当蛇吃苹果的时候，蛇就会长出来if applex == head.x and appley == head.y:subx = snake[-1].xsuby = snake[-1].yeaten = Truegrow += GROWTH

代码解析

首先，我们将导入一些库用于显示和生成苹果的随机位置。

import cv2
import numpy as np
from random import randint
from random import choice

让我们制作几个类来代表游戏。

1.SnakePart:这代表了蛇的身体(不包括头部)。
2.Head:这个类代表蛇头

SnakePart类有x和y坐标，以及对它前面的另一个SnakePart或Head的引用。

class SnakePart:def __init__(self, front, x, y):self.front = frontself.x = xself.y = ydef move(self):# Moves by following the part in front of itself.x = self.front.xself.y = self.front.y

move()方法只是复制前面部件的位置。
Head类也有x和y。此外，它还有一个指定移动方向的direction变量。

class Head:def __init__(self, direction, x, y):self.direction = directionself.x = xself.y = ydef move(self):# 检查它当前的方向，并相应地移动if self.direction == 0:self.x += 1elif self.direction == 1:self.y += 1elif self.direction == 2:self.x -= 1elif self.direction == 3:self.y -= 1

现在，让我们转到主函数，看看游戏是如何实现的。我们首先定义几个有用的常量。
CELL_SIZE指定显示屏上每个单元格的宽度，以像素为单位。
BOARD_SIZE沿显示屏宽度的单元格数。在我们的示例中，CELL_SIZE是20,BOARD_SIZE是45。因此，显示器的大小是20 x 45 = 900像素。
SPEED决定了蛇的快慢。如果游戏对你来说太快，请使用较小的数字。
GROWTH是指蛇吃了一个苹果后生长的单位数。

if __name__ == '__main__' : # Size of each cell in the board gameCELL_SIZE = 20# Number of cells along the width in the gameBOARD_SIZE = 45# Change SPEED to make the game go fasterSPEED = 12# After eating an apple the snake grows by GROWTH unitsGROWTH = 3

接下来，我们定义一些以后会派上用场的变量。

# Variable to track if apple is eaten
eaten = True
# Variable to check if the game should quit
quit = False
# Variable to track growth.
grow = 0

现在，让我们创建一个空数组来存储head 和 snakeparts.。

# Array for storing snake
snake = []
#snake's head starts at the center of the board.
head = Head(0, int((BOARD_SIZE - 1)/2), int((BOARD_SIZE - 1)/2))
snake.append(head)

在进入程序的主while循环之前，让我们先看看显示当前游戏的display()函数。

在下面的代码中，我们执行以下操作。

我们首先创建一个显示屏，并将其填充为零(黑色)，
我们将蛇所占据的单元格涂成绿色。
我们把被苹果占据的单元格涂成红色。
如果键盘上有一个键被按下，返回该键的id。

def display():# Create a blank imageboard = np.zeros([BOARD_SIZE * CELL_SIZE, BOARD_SIZE * CELL_SIZE, 3])# Color the snake greenfor part in snake:x = part.x * CELL_SIZEy = part.y * CELL_SIZEboard[y:y + CELL_SIZE, x:x + CELL_SIZE] = [0, 255, 0]# Color the apple red    x = applex * CELL_SIZEy = appley * CELL_SIZEboard[y:y + CELL_SIZE, x:x + CELL_SIZE] = [0, 0, 255]# Display boardcv2.imshow("Snake Game", np.uint8(board))key = cv2.waitKey(int(1000/SPEED))# Return the key pressed. It is -1 if no key is pressed. return key

我们几乎准备好进入游戏的主要while循环了。在此之前，我们先打印一些说明。

# Start the game by printing instructions
print('w = top, a = left, s = down, d = right')
# Ugly trick to bring the window in focus
win_focus()

您将注意到一个函数win_focus()。取决于OpenCV在你的系统上使用的窗口方法，当你运行这个游戏时，显示窗口可能不在焦点中。为了解决这一问题，我们使用了这种丑陋的方法来聚焦游戏窗口，这样用户就不必点击窗口。

在下面的代码中，我们执行以下操作

我们打开一个窗口
显示游戏窗口
将窗口设置为全屏。这使窗口成为焦点。
我们将窗口调整回正常大小。

def win_focus():# Ugly trick to get the window in focus.# Opens an image in fullscreen and then back to normal windowcv2.namedWindow("Snake Game", cv2.WINDOW_AUTOSIZE);board = np.zeros([BOARD_SIZE * CELL_SIZE, BOARD_SIZE * CELL_SIZE, 3])cv2.imshow("Snake Game", board);cv2.setWindowProperty("Snake Game", cv2.WND_PROP_FULLSCREEN, cv2.WINDOW_FULLSCREEN);cv2.waitKey(2000)cv2.setWindowProperty("Snake Game", cv2.WND_PROP_FULLSCREEN, cv2.WINDOW_AUTOSIZE)

如果遇到任何故障，可以在主函数中注释掉win_focus()。

对于代码的主要部分，我们将使用一个while循环，其中每次迭代都是蛇的一次移动。在下面的循环中，我们完成两件事:

检查苹果是否被吃了。
如果是，生成一个新的苹果。在生成苹果的时候，我们确保它的位置不与蛇重叠。

while True:# Checks if the apple is eaten and generates a new oneif eaten:# Create a list of all possible locationss = list(range(0, BOARD_SIZE ** 2))# Delete cells that are part of the snakefor part in snake:s.remove(part.x * BOARD_SIZE + part.y)# Randomly pick from one of the remaining cells    a = choice(s)applex = int(a/BOARD_SIZE)appley = a % BOARD_SIZEeaten = False

接下来，我们显示显示屏，并查找键盘输入。

if/elif 语句检查是否按下了‘w’、‘a’、’、‘d’、escape 或 delete 键。根据键盘输入，蛇改变方向或停止程序。

# Makes and displays the board
key = display()# Gets key presses and moves accordingly
# 8 and 27 are delete and escape keys
# Arrow keys are tricky in OpenCV. So we use
# keys 'w', 'a','s','d' for movement.
# w = top, a = left, s = down, d = rightif key == 8 or key == 27:break
elif key == ord("d") :head.direction = 0
elif key == ord("s") :head.direction = 1
elif key == ord("a") :head.direction = 2
elif key == ord("w") :head.direction = 3

根据键盘输入，我们移动蛇。您可能还记得，SnakePart的move方法只是在它前面复制蛇部分的位置。

# Moving the snake
for part in snake[::-1]:part.move()

接下来，我们实现碰撞检查。下面的代码实现了两个规则:

如果蛇的头移出显示屏，游戏就结束了。
如果蛇的头部与蛇的身体发生碰撞，游戏就结束了。

# Collision rulesif head.x < 0 or head.x > BOARD_SIZE - 1 or head.y < 0 or head.y > BOARD_SIZE - 1:breakfor part in snake[1:]:if head.x == part.x and head.y == part.y:quit = Truebreakif quit:break

最后，我们制定了蛇吃苹果生长的规则。当苹果被吃掉的时候，生长变量的增量GROWTH是不变的，蛇每帧生长一个单元格，直到它完全长大。

# The snake grows gradually over multiple frames    if grow > 0:snake.append(SnakePart(snake[-1], subx, suby))grow -= 1# Grows the snake when it eats an appleif applex == head.x and appley == head.y:subx = snake[-1].xsuby = snake[-1].yeaten = Truegrow += GROWTH

参考目录

https://learnopencv.com/snake-game-with-opencv-python/