使用 Python 和 OpenCV 制作反应游戏

在本文中，将向你展示如何使用 OpenCV 在 Python 中制作一个反应游戏，你可以动手来玩。

你可能已经熟悉 OpenCV，OpenCV 基本上允许进行各种图像处理。

你可以在下面的视频中看到最终结果，并且可以在此处获取文件：https://github.com/Goncalo-Chambel/ReactionGame

尽管这可能看起来很复杂（取决于你的专业知识），但在我们看来，这是一个相当简单但很有趣的项目。你基本上可以用 200 行代码创建一个游戏（这代码量很少了！）。

我们将把任务分成几个部分：设置+手部检测、主要游戏机制、创建实际游戏和最后润色。

第 1 步：设置 + 手部检测

这个项目的主要目标是创建一个反应游戏，其中圆圈会随机出现在屏幕上，你必须用你的手尽可能快地“触摸”它们。

因此，第一个步骤是让程序访问你的网络摄像头。

为此，我们将使用 OpenCV 库，为此我们只需添加一行import cv2。就这么简单，但如果你还没有安装，你必须先安装它。

在此处添加了此项目的要求：https://github.com/Goncalo-Chambel/ReactionGame/blob/main/requirements.txt

因此你可以通过在命令行中键入pip install -r requirements.txt来安装所有这些要求。

cv2 库有很多功能，但让我们一步一步来。第一个目标是告诉 Python 从网络摄像头读取数据并将其显示在屏幕上。这可以通过使用函数cv2.VideoCapture()来完成

import cv2
cap = cv2.VideoCapture(0, cv2.CAP_DSHOW)

现在cap变量包含对你的网络摄像头的引用。然后在我们的主文件中，我们可以创建一个无限循环，每次迭代都会显示网络摄像头捕获的当前图像。

import cv2
cap = cv2.VideoCapture(0, cv2.CAP_DSHOW)
cap.set(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH, 1280)  # set width of window
cap.set(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT, 720)  # set height of window

while True:
    ret, frame = cap.read()
    cv2.imshow("Reaction Game", frame)
    k = cv2.waitKey(1) & 0xFF
    if k == ord('q'):
        break

有了这几行代码，我们应该有一个程序，这个程序可以简单地打开一个新窗口（名为“反应游戏”），大小为 1280 x 720 像素，带有网络摄像头的视频源。我还添加了最后几行代码，以便你可以关闭窗口并按“q”退出程序。

现在我们可以继续检测手了。创建一个算法来检测视频中的手是一项复杂的任务，但幸运的是我们不必重新发明轮子。有一个非常好的库可以为我们做这件事，叫做 CV Zone。

CV Zone 允许各种与对象检测相关的项目，但我们主要对 HandDetector 模型感兴趣。该模型使我们能够获得有关视频中被跟踪手的重要信息，例如它们的中心位置或边界框。我们初始化模型的方式如下：

from cvzone.HandTrackingModule import HandDetector
detector = HandDetector(detectionCon=0.8, maxHands=2)

其中detectionCon是置信区间（从0到1），表明你希望模型跟踪手的精度。更高的值意味着模型更确信被跟踪的手就是手，但也可能使模型“错过手”，因为它没有信心相信它们是手。maxHands参数仅限制模型一次可以跟踪的手的数量。

然后在我们的主循环中，我们只调用函数detector.findHands()来获取有关被跟踪手的信息。

while True:
    ret, frame = cap.read()
    hands, frame = detector.findHands(frame, flipType=False)
    cv2.imshow("Reaction Game", frame)

输出：

如你所见，该算法非常擅长跟踪手部（包括手指位置）。请注意，根据你的规格，该程序可能看起来有点“不稳定”。此外，根据你使用的相机，你可能不需要翻转图像，只需检查标签“左手”是否真的对应于你的左手。

最后，在屏幕上显示所有这些信息可能会太混乱，因此我们可以告诉检测器不要通过书写来绘制这些信息

hands = detector.findHands(frame, flipType=False, draw=False)

请注意，当我们包含参数draw=False时，detector仅返回手信息（与返回帧相反）。

第 2 步：主要游戏机制

我们现在可以研究我们游戏的基本机制。基本想法是在屏幕上随机生成圆圈并检测手是否在触摸它。

这里有两个主要部分，画圈和检查碰撞。

画圈

这是一个相对简单的步骤，因为cv2有一个内置函数cv2.circle()，可以在屏幕上绘制一个圆形，该函数将我们正在绘制的图像、屏幕上的位置（以像素为单位）、圆的半径（以像素为单位）、颜色（以BGR) 和线条粗细作为输入。所以假设我们想在屏幕中间放置一个红色圆圈，厚度为2，半径为 50 像素，我们会这样做：

while True:
    ret, frame = cap.read()
    cv2.circle(frame,(int(width/2),int(heigh/2)), 50, (0,0,255), 2)
    cv2.imshow("Reaction Game", frame)

请注意，此函数不返回任何内容，它会自动更新frame变量。此外，如果你想要一个实心圆而不仅仅是轮廓，你可以将粗细设置为 -1。

在继续在屏幕上创建随机圆圈之前，让我们先创建自己的Circle类。如果我们想在只处理一个变量的同时访问圆的多个属性，这将很方便。这是一个非常简单的类，现在让我们添加一个构造函数和一个draw()方法

class Circle