基于Python怎么自制視覺桌上冰球小游戲

基于Python怎么自制視覺桌上冰球小游戲

引言

桌上冰球是一種經典的桌面游戲，玩家通過控制球拍將冰球擊入對方球門得分。隨著計算機視覺技術的發展，我們可以利用攝像頭和Python編程語言來實現一個視覺桌上冰球小游戲。本文將詳細介紹如何使用Python和OpenCV庫來制作一個簡單的視覺桌上冰球游戲。

所需工具和庫

在開始之前，我們需要準備以下工具和庫：

• Python 3.x：編程語言。
• OpenCV：用于圖像處理和計算機視覺任務。
• NumPy：用于數值計算。
• Pygame：用于創建游戲窗口和處理用戶輸入。

你可以通過以下命令安裝這些庫：

pip install opencv-python numpy pygame

游戲設計思路

1. 游戲界面：使用Pygame創建一個游戲窗口，顯示冰球、球拍和球門。
2. 視覺控制：使用OpenCV捕捉攝像頭畫面，識別玩家的手部位置，并將其映射到游戲中的球拍位置。
3. 物理引擎：實現簡單的物理碰撞檢測，處理冰球與球拍、球門之間的碰撞。
4. 得分系統：當冰球進入對方球門時，增加相應玩家的得分。

實現步驟

1. 初始化游戲窗口

首先，我們需要使用Pygame創建一個游戲窗口，并設置窗口的大小和標題。

import pygame

# 初始化Pygame
pygame.init()

# 設置窗口大小
WINDOW_WIDTH = 800
WINDOW_HEIGHT = 600
window = pygame.display.set_mode((WINDOW_WIDTH, WINDOW_HEIGHT))
pygame.display.set_caption("視覺桌上冰球")

# 設置顏色
WHITE = (255, 255, 255)
BLACK = (0, 0, 0)

# 設置時鐘
clock = pygame.time.Clock()

2. 捕捉攝像頭畫面

使用OpenCV捕捉攝像頭畫面，并將其顯示在Pygame窗口中。

import cv2

# 初始化攝像頭
cap = cv2.VideoCapture(0)

def get_camera_frame():
    ret, frame = cap.read()
    if ret:
        frame = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2RGB)
        frame = cv2.resize(frame, (WINDOW_WIDTH, WINDOW_HEIGHT))
        return frame
    return None

3. 手部位置識別

使用OpenCV的手部識別算法（如Haar Cascade或MediaPipe）來識別玩家的手部位置，并將其映射到游戲中的球拍位置。

import cv2
import mediapipe as mp

# 初始化MediaPipe手部識別
mp_hands = mp.solutions.hands
hands = mp_hands.Hands()

def detect_hand_position(frame):
    results = hands.process(frame)
    if results.multi_hand_landmarks:
        for hand_landmarks in results.multi_hand_landmarks:
            # 獲取手部關鍵點坐標
            x = int(hand_landmarks.landmark[mp_hands.HandLandmark.INDEX_FINGER_TIP].x * WINDOW_WIDTH)
            y = int(hand_landmarks.landmark[mp_hands.HandLandmark.INDEX_FINGER_TIP].y * WINDOW_HEIGHT)
            return (x, y)
    return None

4. 游戲邏輯實現

在游戲主循環中，處理用戶輸入、更新游戲狀態、繪制游戲元素，并處理碰撞檢測。

# 初始化冰球和球拍位置
paddle1_pos = [50, WINDOW_HEIGHT // 2]
paddle2_pos = [WINDOW_WIDTH - 50, WINDOW_HEIGHT // 2]
ball_pos = [WINDOW_WIDTH // 2, WINDOW_HEIGHT // 2]
ball_velocity = [5, 5]

# 游戲主循環
running = True
while running:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            running = False

    # 獲取攝像頭畫面
    frame = get_camera_frame()
    if frame is not None:
        window.blit(pygame.surfarray.make_surface(frame), (0, 0))

    # 檢測手部位置并更新球拍位置
    hand_pos = detect_hand_position(frame)
    if hand_pos:
        paddle1_pos[1] = hand_pos[1]

    # 更新冰球位置
    ball_pos[0] += ball_velocity[0]
    ball_pos[1] += ball_velocity[1]

    # 碰撞檢測
    if ball_pos[1] <= 0 or ball_pos[1] >= WINDOW_HEIGHT:
        ball_velocity[1] = -ball_velocity[1]
    if ball_pos[0] <= 0 or ball_pos[0] >= WINDOW_WIDTH:
        ball_velocity[0] = -ball_velocity[0]

    # 繪制游戲元素
    pygame.draw.rect(window, WHITE, (*paddle1_pos, 20, 100))
    pygame.draw.rect(window, WHITE, (*paddle2_pos, 20, 100))
    pygame.draw.circle(window, WHITE, (int(ball_pos[0]), int(ball_pos[1])), 10)

    # 更新顯示
    pygame.display.flip()
    clock.tick(60)

# 釋放攝像頭并退出
cap.release()
pygame.quit()

5. 得分系統

在冰球進入球門時，增加相應玩家的得分，并在屏幕上顯示得分。

# 初始化得分
score1 = 0
score2 = 0

# 在游戲主循環中添加得分檢測
if ball_pos[0] <= 0:
    score2 += 1
    ball_pos = [WINDOW_WIDTH // 2, WINDOW_HEIGHT // 2]
elif ball_pos[0] >= WINDOW_WIDTH:
    score1 += 1
    ball_pos = [WINDOW_WIDTH // 2, WINDOW_HEIGHT // 2]

# 在屏幕上顯示得分
font = pygame.font.Font(None, 74)
text = font.render(f"{score1} - {score2}", True, WHITE)
window.blit(text, (WINDOW_WIDTH // 2 - 50, 10))

結論

通過以上步驟，我們實現了一個簡單的視覺桌上冰球小游戲。玩家可以通過攝像頭控制球拍，與電腦或其他玩家進行對戰。這個項目不僅展示了Python在游戲開發中的應用，還結合了計算機視覺技術，為傳統游戲增添了新的互動方式。你可以在此基礎上進一步優化游戲邏輯、增加更多功能，如多人對戰、難度調整等，使游戲更加有趣和具有挑戰性。