人脸识别飞机大战
你是否存在以下困扰：
- 学院搞游园会，想找要一个有互动的游戏来展示下信息专业的特色？
- 飞桨摆台招新，辛苦吆喝发很多传单气氛热闹不起来？
- 看了峰会直播，大佬的项目配置要求高，外设也贵买不起？
1 游戏演示及介绍
1.1 演示效果
您的浏览器不支持 video 标签。1.2 飞机大战游戏介绍
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飞机大战游戏中，玩家控制飞机通过发射炮弹打掉其他小飞机来赢得分数，最终分数前十名进入排行榜。
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游戏使用WSAD/方向键/人脸移动识别，三种方式控制飞机移动。
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有漏掉飞机未消灭或玩家飞机撞上其他飞机后游戏结束
2.主要代码及注释
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代码仅作注释说明，notebook没有摄像头设备，无法在线运行
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游戏需要将 work/飞机大战游戏V1.zip 下载至本地解压
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安装pygame及opencv-python库后运行main.py文件！！！
## 特别注意 游戏需要提前安装pygame包和open-cv包
!pip install pygame
!pip install opencv-python
# -*- coding: utf-8 -*-
import pygame
from pygame.locals import *
from sys import exit
import random
import cv2
import numpy as np
import pygame.camera
import time
# 设置游戏屏幕大小
SCREEN_WIDTH = 480
SCREEN_HEIGHT = 800
import codecs
# 子弹类
class Bullet(pygame.sprite.Sprite):
def __init__(self, bullet_img, init_pos):
pygame.sprite.Sprite.__init__(self)
self.image = bullet_img
self.rect = self.image.get_rect()
self.rect.midbottom = init_pos
self.speed = 10
def move(self):
self.rect.top -= self.speed
# 玩家飞机类
class Player(pygame.sprite.Sprite):
def __init__(self, plane_img, player_rect, init_pos):
pygame.sprite.Sprite.__init__(self)
self.image = [] # 用来存储玩家飞机图片的列表
for i in range(len(player_rect)):
self.image.append(plane_img.subsurface(player_rect[i]).convert_alpha())
self.rect = player_rect[0] # 初始化图片所在的矩形
self.rect.topleft = init_pos # 初始化矩形的左上角坐标
self.speed = 2 # 初始化玩家飞机速度，这里是一个确定的值
self.bullets = pygame.sprite.Group() # 玩家飞机所发射的子弹的集合
self.img_index = 0 # 玩家飞机图片索引
self.is_hit = False # 玩家是否被击中
# 发射子弹
def shoot(self, bullet_img):
bullet = Bullet(bullet_img, self.rect.midtop)
self.bullets.add(bullet)
# 向上移动，需要判断边界
def moveUp(self,speedRatio):
if self.rect.top <= 0:
self.rect.top = 0
else:
self.rect.top -= self.speed * speedRatio
# 向下移动，需要判断边界
def moveDown(self,speedRatio):
if self.rect.top >= SCREEN_HEIGHT - self.rect.height:
self.rect.top = SCREEN_HEIGHT - self.rect.height
else:
self.rect.top += self.speed * speedRatio
# 向左移动，需要判断边界
def moveLeft(self,speedRatio):
if self.rect.left <= 0:
self.rect.left = 0
else:
self.rect.left -= self.speed * speedRatio
# 向右移动，需要判断边界
def moveRight(self,speedRatio):
if self.rect.left >= SCREEN_WIDTH - self.rect.width:
self.rect.left = SCREEN_WIDTH - self.rect.width
else:
self.rect.left += self.speed * speedRatio
# 敌机类
class Enemy(pygame.sprite.Sprite):
def __init__(self, enemy_img, enemy_down_imgs, init_pos):
pygame.sprite.Sprite.__init__(self)
self.image = enemy_img
self.rect = self.image.get_rect()
self.rect.topleft = init_pos
self.down_imgs = enemy_down_imgs
self.speed = 3
self.down_index = 0
# 敌机移动，边界判断及删除在游戏主循环里处理
def move(self):
self.rect.top += self.speed
# 将pygame的surface转成numpy.array使用opencv进行人脸检测
def pygame_to_cvimage(face_cascade,surface):
image_np = pygame.surfarray.array3d(surface)
image_np = np.rot90(image_np, -1)
frame = cv2.cvtColor(image_np, cv2.COLOR_BGR2RGB)
faces = face_cascade.detectMultiScale(frame,scaleFactor=1.1,minNeighbors=5) # 人脸检测
x,y,w,h =0,0,0,0
if len(faces)>0:
x,y,w,h = faces[0] # 多个人脸的话，一般取最近的
cv2.rectangle(frame,(x,y),(x+w,y+h),(255,0,0),2)
return frame,x+0.5*w,y+0.5*h
# 对文件的操作
# 写入文本:
# 传入参数为content，strim，path；content为需要写入的内容，数据类型为字符串。
# path为写入的位置，数据类型为字符串。strim写入方式
# 传入的path需如下定义：path= r’ D:\text.txt’
# f = codecs.open(path, strim, 'utf8')中，codecs为包，需要用impor引入。
# strim=’a’表示追加写入txt，可以换成’w’，表示覆盖写入。
# 'utf8'表述写入的编码，可以换成'utf16'等。
def write_txt(content, strim, path):
f = codecs.open(path, strim, 'utf8')
f.write(str(content))
f.close()
# 读取txt：
# 表示按行读取txt文件,utf8表示读取编码为utf8的文件，可以根据需求改成utf16，或者GBK等。
# 返回的为数组，每一个数组的元素代表一行，
# 若想返回字符串格式，可以将改写成return ‘\n’.join(lines)
def read_txt(path):
with open(path, 'r', encoding='utf8') as f:
lines = f.readlines()
return lines
# 初始化 pygame
pygame.init()
# 设置游戏界面大小、背景图片及标题
# 游戏界面像素大小
screen = pygame.display.set_mode((SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT))
# 游戏界面标题
pygame.display.set_caption('飞机大战')
# 图标
ic_launcher = pygame.image.load('resources/image/ic_launcher.png').convert_alpha()
pygame.display.set_icon(ic_launcher)
# 背景图
background = pygame.image.load('resources/image/background.png').convert()
# Game Over 的背景图
game_over = pygame.image.load('resources/image/gameover.png')
# 飞机及子弹图片集合
plane_img = pygame.image.load('resources/image/shoot.png')
def startGame():
# 设置玩家飞机不同状态的图片列表，多张图片展示为动画效果
player_rect = []
# 玩家飞机图片
player_rect.append(pygame.Rect(0, 99, 102, 126))
player_rect.append(pygame.Rect(165, 360, 102, 126))
# 玩家爆炸图片
player_rect.append(pygame.Rect(165, 234, 102, 126))
player_rect.append(pygame.Rect(330, 624, 102, 126))
player_rect.append(pygame.Rect(330, 498, 102, 126))
player_rect.append(pygame.Rect(432, 624, 102, 126))
player_pos = [200, 600]
player = Player(plane_img, player_rect, player_pos)
# 子弹图片
bullet_rect = pygame.Rect(69, 77, 10, 21)
bullet_img = plane_img.subsurface(bullet_rect)
# 敌机不同状态的图片列表，多张图片展示为动画效果
enemy1_rect = pygame.Rect(534, 612, 57, 43)
enemy1_img = plane_img.subsurface(enemy1_rect)
enemy1_down_imgs = []
enemy1_down_imgs.append(plane_img.subsurface(pygame.Rect(267, 347, 57, 43)))
enemy1_down_imgs.append(plane_img.subsurface(pygame.Rect(873, 697, 57, 43)))
enemy1_down_imgs.append(plane_img.subsurface(pygame.Rect(267, 296, 57, 43)))
enemy1_down_imgs.append(plane_img.subsurface(pygame.Rect(930, 697, 57, 43)))
# 储存敌机
enemies1 = pygame.sprite.Group()
# 存储被击毁的飞机，用来渲染击毁动画
enemies_down = pygame.sprite.Group()
# 初始化射击及敌机移动频率
shoot_frequency = 0
enemy_frequency = 0
# 玩家飞机被击中后的效果处理
player_down_index = 16
# 初始化分数
score = 0
# 游戏循环帧率设置
clock = pygame.time.Clock()
# 判断游戏循环退出的参数
running = True
# 读取cv
face_cascade = cv2.CascadeClassifier("haarcascade_frontalface_alt.xml")
pygame.camera.init()
device = pygame.camera.list_cameras()
last_loc_x,last_loc_y,next_loc_x,next_loc_y = 0,0,0,0
cam = pygame.camera.Camera(device[0], [320, 320]) # 控制摄像头照片大小也能有效降低卡顿
#for _ in range(1):
#time.sleep(1)
cam.start()
# 游戏主循环
# 摄像头缓冲，每隔多少帧进行一次检测，有效降低卡顿
camShuffleValue = 15
while running:
if enemy_frequency%camShuffleValue == 0:
image = cam.get_image()
frame,x_,y_ = pygame_to_cvimage(face_cascade,image)
if (next_loc_x ==0 and next_loc_y==0) or (x_==0 and y_==0): # 第一次检测或者检测不到
last_loc_x,last_loc_y = 0,0
next_loc_x,next_loc_y = x_,y_
else: # 非第一次检测
last_loc_x,last_loc_y = next_loc_x,next_loc_y
next_loc_x,next_loc_y = x_,y_
Hor = next_loc_x - last_loc_x
Ver = next_loc_y - last_loc_y
key_pressed = pygame.key.get_pressed()
thresholdValue = 5 # 设置移动阈值，避免微小抖动引起的飘逸
# 处理键盘事件（移动飞机的位置）+ 人脸检测移动
if key_pressed[K_w] or key_pressed[K_UP] or Ver<-1*thresholdValue :
player.moveUp(np.clip(np.sqrt(np.abs(Ver)),0,5)) # 传入函数处理后的距离
if key_pressed[K_s] or key_pressed[K_DOWN] or Ver>thresholdValue:
player.moveDown(np.clip(np.sqrt(np.abs(Ver)),0,5))
if key_pressed[K_a] or key_pressed[K_LEFT] or Hor<-1*thresholdValue:
player.moveLeft(np.clip(np.sqrt(np.abs(Hor)),0,5))
if key_pressed[K_d] or key_pressed[K_RIGHT] or Hor>thresholdValue:
player.moveRight(np.clip(np.sqrt(np.abs(Hor)),0,5))
cv2.imshow('frame', frame)
# 绘制背景
screen.fill(0)
screen.blit(background, (0, 0))
# 控制游戏最大帧率为 60
clock.tick(60)
# 生成子弹，需要控制发射频率
# 首先判断玩家飞机没有被击中
if not player.is_hit:
if shoot_frequency % 15 == 0:
player.shoot(bullet_img)
shoot_frequency += 1
if shoot_frequency >= 15:
shoot_frequency = 0
for bullet in player.bullets:
# 以固定速度移动子弹
bullet.move()
# 移动出屏幕后删除子弹
if bullet.rect.bottom < 0:
player.bullets.remove(bullet)
# 显示子弹
player.bullets.draw(screen)
# 生成敌机，需要控制生成频率
if enemy_frequency % 50 == 0:
enemy1_pos = [random.randint(0, SCREEN_WIDTH - enemy1_rect.width), 0]
enemy1 = Enemy(enemy1_img, enemy1_down_imgs, enemy1_pos)
enemies1.add(enemy1)
enemy_frequency += 1
if enemy_frequency >= 100:
enemy_frequency = 0
for enemy in enemies1:
# 移动敌机
enemy.move()
# 敌机与玩家飞机碰撞效果处理
if pygame.sprite.collide_circle(enemy, player):
enemies_down.add(enemy)
enemies1.remove(enemy)
player.is_hit = True
break
# 移动出屏幕后删除飞机，游戏结束
if enemy.rect.top > SCREEN_HEIGHT-50:# 源码有误修改
enemies1.remove(enemy)
player.is_hit = True
break
# 敌机被子弹击中效果处理
# 将被击中的敌机对象添加到击毁敌机 Group 中，用来渲染击毁动画
enemies1_down = pygame.sprite.groupcollide(enemies1, player.bullets, 1, 1)
for enemy_down in enemies1_down:
enemies_down.add(enemy_down)
# 绘制玩家飞机
if not player.is_hit:
screen.blit(player.image[player.img_index], player.rect)
# 更换图片索引使飞机有动画效果
player.img_index = shoot_frequency // 8
else:
# 玩家飞机被击中后的效果处理
player.img_index = player_down_index // 8
screen.blit(player.image[player.img_index], player.rect)
player_down_index += 1
if player_down_index > 47:
# 击中效果处理完成后游戏结束
running = False
# 敌机被子弹击中效果显示
for enemy_down in enemies_down:
if enemy_down.down_index == 0:
pass
if enemy_down.down_index > 7:
enemies_down.remove(enemy_down)
score += 100
continue
screen.blit(enemy_down.down_imgs[enemy_down.down_index // 2], enemy_down.rect)
enemy_down.down_index += 1
# 显示敌机
enemies1.draw(screen)
# 绘制当前得分
score_font = pygame.font.Font(None, 36)
score_text = score_font.render(str(score), True, (255, 255, 255))
text_rect = score_text.get_rect()
text_rect.topleft = [10, 10]
screen.blit(score_text, text_rect)
# 更新屏幕
pygame.display.update()
# 处理游戏退出
for event in pygame.event.get():
if event.type == pygame.QUIT:
pygame.quit()
exit()
# 绘制游戏结束背景
screen.blit(game_over, (0, 0))
# 游戏 Game Over 后显示最终得分
font = pygame.font.Font(None, 48)
text = font.render('Score: ' + str(score), True, (255, 0, 0))
text_rect = text.get_rect()
text_rect.centerx = screen.get_rect().centerx
text_rect.centery = screen.get_rect().centery + 24
screen.blit(text, text_rect)
# 使用系统字体
xtfont = pygame.font.SysFont('SimHei', 30)
# 重新开始按钮
textstart = xtfont.render('重新开始 ', True, (255, 0, 0))
text_rect = textstart.get_rect()
text_rect.centerx = screen.get_rect().centerx
text_rect.centery = screen.get_rect().centery + 120
screen.blit(textstart, text_rect)
# 排行榜按钮
textstart = xtfont.render('排行榜 ', True, (255, 0, 0))
text_rect = textstart.get_rect()
text_rect.centerx = screen.get_rect().centerx
text_rect.centery = screen.get_rect().centery + 180
screen.blit(textstart, text_rect)
# 判断得分更新排行榜
# 临时的变量在到排行榜的时候使用
j = 0
#获取文件中内容转换成列表使用mr分割开内容
arrayscore = read_txt(r'score.txt')[0].split('mr')
# 循环分数列表在列表里排序
for i in range(0, len(arrayscore)):
# 判断当前获得的分数是否大于排行榜上的分数
if score > int(arrayscore[i]):
# 大于排行榜上的内容 把分数和当前分数进行替换
j = arrayscore[i]
arrayscore[i] = str(score)
score = 0
# 替换下来的分数下移动一位
if int(j) > int(arrayscore[i]):
k = arrayscore[i]
arrayscore[i] = str(j)
j = k
# 循环分数列表 写入文档
for i in range(0, len(arrayscore)):
# 判断列表中第一个分数
if i == 0:
# 覆盖写入内容追加mr方便分割内容
write_txt(arrayscore[i] + 'mr', 'w', r'score.txt')
else:
# 判断是否为最后一个分数
if (i == 9):
# 最近添加内容最后一个分数不添加mr
write_txt(arrayscore[i], 'a', r'score.txt')
else:
# 不是最后一个分数，添加的时候添加mr
write_txt(arrayscore[i] + 'mr', 'a', r'score.txt')
# 排行榜
def gameRanking():
screen2 = pygame.display.set_mode((SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT))
# 绘制背景
screen2.fill(0)
screen2.blit(background, (0, 0))
# 使用系统字体
xtfont = pygame.font.SysFont('SimHei', 30)
# 重新开始按钮
textstart = xtfont.render('排行榜 ', True, (255, 0, 0))
text_rect = textstart.get_rect()
text_rect.centerx = screen.get_rect().centerx
text_rect.centery = 50
screen.blit(textstart, text_rect)
# 使用系统字体
xtfont = pygame.font.SysFont('SimHei', 30)
# 重新开始按钮
textstart = xtfont.render('重新开始 ', True, (255, 0, 0))
text_rect = textstart.get_rect()
text_rect.centerx = screen.get_rect().centerx
text_rect.centery = screen.get_rect().centery + 120
screen2.blit(textstart, text_rect)
# 获取排行文档内容
arrayscore = read_txt(r'score.txt')[0].split('mr')
# 循环排行榜文件显示排行
for i in range(0, len(arrayscore)):
# 游戏 Game Over 后显示最终得分
font = pygame.font.Font(None, 48)
# 排名重1到10
k=i+1
text = font.render(str(k) +" " +arrayscore[i], True, (255, 0, 0))
text_rect = text.get_rect()
text_rect.centerx = screen2.get_rect().centerx
text_rect.centery = 80 + 30*k
# 绘制分数内容
screen2.blit(text, text_rect)
# 开始游戏
startGame()
# 判断点击位置以及处理游戏推出
while True:
for event in pygame.event.get():
# 关闭页面游戏退出
if event.type == pygame.QUIT:
pygame.quit()
exit()
# 鼠标单击
elif event.type == pygame.MOUSEBUTTONDOWN:
# 判断鼠标单击的位置是否为开始按钮位置范围内
if screen.get_rect().centerx - 70 <= event.pos[0] \
and event.pos[0] <= screen.get_rect().centerx + 50 \
and screen.get_rect().centery + 100 <= event.pos[1] \
and screen.get_rect().centery + 140 >= event.pos[1]:
# 重新开始游戏
startGame()
# 判断鼠标是否单击排行榜按钮
if screen.get_rect().centerx - 70 <= event.pos[0] \
and event.pos[0] <= screen.get_rect().centerx + 50 \
and screen.get_rect().centery + 160 <= event.pos[1] \
and screen.get_rect().centery + 200 >= event.pos[1]:
# 显示排行榜
gameRanking()
# 更新界面
pygame.display.update()
startGame()
# 判断鼠标是否单击排行榜按钮
if screen.get_rect().centerx - 70 <= event.pos[0] \
and event.pos[0] <= screen.get_rect().centerx + 50 \
and screen.get_rect().centery + 160 <= event.pos[1] \
and screen.get_rect().centery + 200 >= event.pos[1]:
# 显示排行榜
gameRanking()
# 更新界面
pygame.display.update()
pygame 2.1.2 (SDL 2.0.16, Python 3.7.4)
Hello from the pygame community. https://www.pygame.org/contribute.html
ALSA lib confmisc.c:768:(parse_card) cannot find card '0'
ALSA lib conf.c:4292:(_snd_config_evaluate) function snd_func_card_driver returned error: No such file or directory
ALSA lib confmisc.c:392:(snd_func_concat) error evaluating strings
ALSA lib conf.c:4292:(_snd_config_evaluate) function snd_func_concat returned error: No such file or directory
ALSA lib confmisc.c:1251:(snd_func_refer) error evaluating name
ALSA lib conf.c:4292:(_snd_config_evaluate) function snd_func_refer returned error: No such file or directory
ALSA lib conf.c:4771:(snd_config_expand) Evaluate error: No such file or directory
ALSA lib pcm.c:2266:(snd_pcm_open_noupdate) Unknown PCM default
---------------------------------------------------------------------------
error Traceback (most recent call last)
/tmp/ipykernel_101/2257083983.py in <module>
124 # 设置游戏界面大小、背景图片及标题
125 # 游戏界面像素大小
--> 126 screen = pygame.display.set_mode((SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT))
127 # 游戏界面标题
128 pygame.display.set_caption('飞机大战')
error: No available video device
3 使用说明
- 将work/飞机大战游戏V1.zip下载至本地，直接运行main.py即可（需要opencv库及pygame库）
- 目前为了保证实时性使用的是 Haar Cascade 进行人脸识别（open-cv内置）
- 游戏尽量让玩家站在摄像头范围中央，移动中正视摄像头
- 目前的难度较低，可以通过修改敌机数量/子弹速度等增加游戏难度
