用OpenCV实现猜词游戏

小白学视觉

发布于 2019-07-08 16:24:39

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发布于 2019-07-08 16:24:39

小伙伴们是不是在用OpenCV来处理图像处理的相关任务，从来没有想过还可以通过OpenCV设计一款游戏，今天小白将为各位小伙伴们介绍如何通过OpenCV创建一个猜词的小游戏。为了增加趣味性，我们给小游戏起了一个比较具有故事性的名字“刽子手游戏（Hangman）”，我们先来看一下该游戏的视频。

这是一个猜电影名字的游戏，会在屏幕下方显示电影的单词数目以及每个单词的字母个数，我们需要猜电影名字中含有的字母，如果猜测错误，右侧的刽子手处就会依次出现人头、身体、手和脚等，当猜错6次之后，刽子手就会行动，游戏就输了。但是为了增加获胜几率，在出现错误的时候会给出关于电影的部分提示，当把电影名字全部猜出后，我们就取得了胜利。

接下来将介绍如何实现这个有趣的小游戏，我们将本小游戏实现分成4个子功能模块，其构成如下图所示。

数据处理

为了确保游戏不会很快耗尽电影和线索，我们选择TMDb数据集（电影数据库），数据处理步骤包括删除却是值，仅保留所需的内容-发行年份、演员表、导演、电影关键字和标语。同时为了减少数据集大小，只保留标题不超过20个字符且标语不超过30的电影。

电影和线索选择

首先我们从CSV文件加载数据集并以字典格式存储它

def read_from_csv(csv_f):
   with open(csv_f,'r') as f:
    movie_data = {}
     for line in f.readlines():
      line_split = line.strip().split(",")
      year = line_split[-1].split("|")
      keywords = line_split[-2].split("|")
      tagline = line_split[-3].split("|")
      director = line_split[-4].split("|")
      cast = line_split[-5].split("|")
      movie = line_split[0].upper()
      movie_data[movie] = [year,keywords,tagline,director,cast]
   return movie_data

请注意，我们使用以下字典格式存储电影和电影详细信息。

movie_title:[year,list of keywords, tagline, director, list of cast]

接下来，我们将从电影列表中获取一部随机电影并获取该电影的信息（年份，关键字，标语，导演和演员）

def get_movie_info(movies_data):
  movies_list = list(movies_data.keys())
  movie = np.random.choice(movies_list,1)[0].upper()
  movie_info = movies_data[movie]
   return movie,movie_info

我们将使用另一个函数select_hints来选择任意3个随机提示。如果关键字或强制转换作为提示存在，我们将从它们中随机选择一个元素

def select_hints(movie_info):
 # We will randomly select 3 types of
 # hints to display
 hints_index = list(np.random.choice(5,3,replace=False))
 hints = []
 hints_labels = ["Release Year","Keyword","Tagline","Director","Cast"]
 labels = []
 for hint_index in hints_index:
 hint = np.random.choice(movie_info[hint_index],1)[0].upper()
 hints.append(hint)
 labels.append(hints_labels[hint_index].upper())
 return hints,labels

编程显示

加载Hangman Canvas

首先，我们显示下面的的hangman模板

def get_canvas(canvas_file):
  img = cv2.imread(canvas_file,1)
   return img

获得角色尺寸

接下来，这里有一个棘手的部分。我们想要显示空白框，以便用户知道电影标题的长度。考虑到角色的宽度和高度，我们将使它更有趣和更通用。我们将使用该标题中所有字符的最大高度和宽度。我们将使用函数get_char_coords来计算这些框的坐标。

def get_char_coords(movie):
  x_coord = 100
  y_coord = 400
 
  char_ws = []
  char_hs = []
 
   for i in movie:
    char_width, char_height = cv2.getTextSize(i,\
      cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX,1,2)[0]
    char_ws.append(char_width)
    char_hs.append(char_height)
 
  max_char_h = max(char_hs)
   max_char_w = max(char_ws)
 
  char_rects = []
 
   for i in range(len(char_ws)):
    rect_coord = [(x_coord,y_coord-max_char_h),\
      (x_coord+max_char_w,y_coord)]
    char_rects.append(rect_coord)
    x_coord = x_coord + max_char_w
   return char_rects

画空白框

一旦我们有这些坐标，我们将使用它们来绘制框。

def draw_blank_rects(movie,char_rects,img):
   for i in range(len(char_rects)):
    top_left, bottom_right = char_rects[i]
     if not movie[i].isalpha() or \
       ord(movie[i]) < 65 or \
       ord(movie[i]) > 122 or \
       (ord(movie[i]) > 90 and \
       ord(movie[i]) < 97):
      cv2.putText(img,movie[i],(top_left[0],bottom_right[1]),cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX,1,(0,0,255),2)
       continue
    cv2.rectangle(img,top_left,\bottom_right,(0,0,255),thickness=1,lineType = cv2.LINE_8)
  return img

显示提示

要显示的提示取决于不正确尝试的次数。如果没有不正确的尝试，我们将不会显示任何提示。如果一次尝试不正确，我们将显示第一个提示。类似地，对于少于4次不正确的尝试，我们将显示第二个提示，最后，对于少于7个不正确的尝试，我们将显示第三个提示。

def draw_hint(img,hints,labels,incorrect_attempts):
  x,y = 20,30
   if incorrect_attempts == 0:
     return img
   elif incorrect_attempts <= 1:
    index = 0
   elif incorrect_attempts <= 3:
    index = 1
   elif incorrect_attempts <= 6:
    index = 2
  cv2.putText(img,"HINT: {}".format(labels[index]),(x,y),cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX,0.6,(255,0,255),1)
  cv2.putText(img,"{}".format(hints[index]),(x,y+30),cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX,0.6,(255,0,255),1)
   return img

显示正确或不正确的尝试

如果电影标题中出现猜测的字母，需要进行提示。

def draw_wrong(img,incorrect_attempts):
  cv2.putText(img,"WRONG {}/6".format(incorrect_attempts+1),(380,40),\
  cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX,1,(0,0,255),2)
   return img
 
def draw_right(img):
  cv2.putText(img,"RIGHT",(380,40),cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX,0.7,(0,255,0),2)
   return img

显示游戏输赢

如果游戏赢了或输了，同样需要进行提示

def draw_lost(img):
  cv2.putText(img,"YOU LOST",(380,40),cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX,0.7,(0,0,255),2)
   return img
 
def draw_won(img):
  cv2.putText(img,"YOU WON",(380,40),cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX,0.7,(0,255,0),2)
   return img

显示无效的移动和字符重用

现在，我们还有两个案例需要考虑。如果输入了无效字符怎么办？这可以是数字或非字母数字字符。第二，如果用户输入之前已输入的角色，该怎么办

def draw_invalid(img):
  cv2.putText(img,"INVALID INPUT",(300,40),cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX,0.7,(0,0,255),2)
   return img
 
def draw_reuse(img):
  cv2.putText(img,"ALREADY USED",(300,40),cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX,0.7,(0,0,255),2)
   return img

显示使用的字符

现在，为了让用户更容易知道已经使用了哪些字符，我们也将显示它们。我们将在这里再添一个。我们将显示以红色输入的有效字符，以便用户可以看到他们输入的字符。

def draw_used_chars(img,chars_entered,letter):
  cv2.putText(img,"Letters used:",(300,80),cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX,0.5,(0,0,0),1)
  y = 120
  x = 350
  count = 0
   for i in chars_entered:
     if count == 10:
      x += 50
      y = 120
     if i==letter:
      cv2.putText(img,i,(x,y),cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX,0.5,(0,0,255),1)
     else:
      cv2.putText(img,i,(x,y),cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX,0.5,(0,0,0),1)
    y += 20
    count += 1
   return img

显示刽子手身体

接下来轮到编写函数来绘制刽子手的不同身体部位 - 面部，背部，左右手臂，左右腿。将绘制什么身体部位取决于不正确尝试的次数

def draw_hangman(img,num_tries):
  if num_tries==1:
    return draw_circle(img)
  elif num_tries==2:
    return draw_back(img)
  elif num_tries==3:
    return draw_left_hand(img)
  elif num_tries==4:
    return draw_right_hand(img)
  elif num_tries==5:
    return draw_left_leg(img)
  elif num_tries==6:
    return draw_right_leg(img)
  else:
    return img

def draw_circle(img):
    cv2.circle(img,(190,160),40,(0,0,0),thickness=2,lineType=cv2.LINE_AA)
  return img

def draw_back(img):
    cv2.line(img,(190,200),(190,320),(0,0,0),thickness=2,lineType=cv2.LINE_AA)
  return img

def draw_left_hand(img):
    cv2.line(img,(190,240),(130,200),(0,0,0),thickness=2,lineType=cv2.LINE_AA)
  return img

def draw_right_hand(img):
  cv2.line(img,(190,240),(250,200),(0,0,0),thickness=2,lineType=cv2.LINE_AA)
  return img

def draw_left_leg(img):
  cv2.line(img,(190,320),(130,360),(0,0,0),thickness=2,lineType=cv2.LINE_AA)
  return img

def draw_right_leg(img):
  cv2.line(img,(190,320),(250,360),(0,0,0),thickness=2,lineType=cv2.LINE_AA)
  return img

显示字符出现次数

我们还希望显示在电影标题中输入的所有字母（如果它出现在电影标题中）。

def displayLetter(img,letter,movie,char_rects):
   for i in range(len(movie)):
     if movie[i]==letter:
      top_left, bottom_right = char_rects[i]
      cv2.putText(img, movie[i],(top_left[0],bottom_right[1]),cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX,1,(255,0,0),2)
   return img

显示电影标题

最后，我们想在游戏结束后揭示正确的电影片名。

def revealMovie(movie,img,char_rects):
 #img = cv2.imread(canvas_file,1)
   for i in range(len(movie)):
    top_left, bottom_right = char_rects[i]
    cv2.putText(img,movie[i],(top_left[0],bottom_right[1]),cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX,1,(0,255,0),2)
   return img

编程游戏

现在我们已经涵盖了所有功能，让我们看看我们将如何在游戏中使用它们。我们将从读取CSV文件中的数据并获取随机电影开始。

import cv2
import numpy as np
from utils import *
 
movie_csv = "movies-list-short.csv"
canvas = "blank-canvas.png"
 
movies_data = read_from_csv(movie_csv)
 
movie, movie_info = get_movie_info(movies_data)

我们还将选择之前讨论的3个随机提示。

hints,labels = select_hints(movie_info)

现在，让我们从空白的Hangman画布开始，零尝试不正确。

char_rects = get_char_coords(movie)
 
img = draw_blank_rects(movie,char_rects,img)
 
cv2.namedWindow("Hangman", cv2.WND_PROP_FULLSCREEN)
cv2.setWindowProperty("Hangman",cv2.WND_PROP_FULLSCREEN,cv2.WINDOW_FULLSCREEN)
 
cv2.imshow("Hangman",img)
 
chars_entered = []
 
incorrect_attempts = 0
 
img_copy = img.copy()

接下来，我们将对该部分进行编码，以便从用户那里获取输入并显示输入的字母。我们还需要显示尝试是正确还是错误，或者是否无效或已经使用过。如果用户用完了尝试，循环将中断。

我们通过以下方式实现上述目标。

创建当前图像的副本。这是为了确保我们不会覆盖诸如错误，正确等字样或提示。
接下来，根据不正确的尝试次数，我们将在图像上显示提示。
如果用户已经用完了所有的生命，我们将显示您丢失并且循环将中断。
如果用户设法猜出电影的所有字符，我们将显示你WON并打破循环。
要检查用户输入的字符是否有效，我们将检查字符是否位于az或AZ之间。如果移动无效，我们将显示相应的消息 - INVALID MOVE，游戏将继续。
将检查用户输入的有效字符以查看它之前是否已被使用过，在这种情况下将显示相应的消息并且游戏将继续。
请注意，在最后两个步骤中，不会更改不正确的尝试次数。
如果输入的字符是新字符，我们将首先将其附加到所用字符列表中，然后检查它是否出现在电影标题中，在这种情况下，我们将显示CORRECT并显示电影中所有出现的字符。
如果在电影标题中找不到该字符，我们将显示错误并增加错误尝试次数。
最后，一旦游戏获胜或失败，我们将揭示正确的电影标题。

while 1:
  img = img_copy.copy()
  img = draw_hint(img,hints,labels,incorrect_attempts)
   if incorrect_attempts >= 6:
    img = draw_lost(img)
     break
   elif check_all_chars_found(movie, chars_entered):
    img = draw_won(img)
     break
   else:
    letter = cv2.waitKey(0) &amp; 0xFF
     if letter < 65 or letter > 122 or (letter > 90 and letter < 97):
      img = draw_invalid(img)
      cv2.imshow("Hangman",img)
       continue
     else:
      letter = chr(letter).upper()
     if letter in chars_entered:
      img = draw_reuse(img)
      img = draw_used_chars(img,chars_entered,letter)
      cv2.imshow("Hangman",img)
       continue
     else:
      chars_entered.append(letter)
       if letter in movie:
        img = draw_right(img)
        img = displayLetter(img,letter,movie,char_rects)
        img_copy = displayLetter(img_copy,letter,movie,char_rects)
       else:
        img = draw_wrong(img,incorrect_attempts)
         incorrect_attempts += 1
  img = draw_used_chars(img,chars_entered,letter)
  img = draw_hangman(img,incorrect_attempts)
  img_copy = draw_used_chars(img_copy,chars_entered,letter)
  img_copy = draw_hangman(img_copy,incorrect_attempts)
  cv2.imshow("Hangman",img)
 
img = revealMovie(movie,img,char_rects)
cv2.imshow("Hangman",img)
cv2.waitKey(0)
 
cv2.destroyAllWindows()

最后，让我们借助下面显示的图像快速总结一下Hangman游戏的不同部分。