MediaPipe手勢識別：猜拳游戲（提高篇）

牟奕炫

在上期的基礎篇中， 我們借助MediaPipe 實現了對十個數的手勢識別（Windows 環境）。在此基礎之上我們借助樹莓派實現一個簡易的“猜拳”游戲：用戶和樹莓派都隨機出“剪子包袱錘”（與數字2、5、0 的手勢一致）中的一種，由程序來判定輸贏（輸出文字信息），同時樹莓派也用不同顏色的LED 燈提示（也可以另外添加蜂鳴器或OLED 顯示屏）。

1．實驗器材及連接

實驗硬件包括樹莓派3B+ 主板一塊，古德微擴展板一塊，攝像頭一個，紅色、綠色和黃色LED 燈各一支。將綠色和黃色LED 燈按照“長腿正、短腿負”的原則，分別插入擴展板的6 號和12 號引腳處即可。

2．庫模塊的添加、函數代碼的精簡及LED 燈的初始化

接下來，給樹莓派通電啟動操作系統，通過Windows 的遠程桌面連接進入Thonny 編輯器，開始Python 代碼的編寫。

將之前的“[01]Recognize_Number.py” 復制粘貼， 重命名為“[02]Finger_Game.py”。在庫模塊的導入部分，需要添加語句：“import random”、“import time”和“from gpiozero importLED”； 刪除計算矢量角度的finger_angle（point1，point2） 函數， 因為不再需要識別數字9（彎曲的食指）；再來精簡finger_sign（tip_finger，list_data） 函數代碼：

只保留2、5 和0 三個數字的相關代碼，刪除其他7 個數字的手勢識別代碼，并將對應的變量finger_sign 分別賦值為“剪子”、“包袱”和“錘”，也就是將手勢識別結果進行重定義：當檢測到食指指尖和中指指尖同時在“凸包”區域外時，則認定該手勢為“剪刀”；當檢測到五個指尖均在“凸包”區域外時，則認定該手勢為“包袱”；當在“凸包”區域外沒有檢測到有任何手指指尖時，則認定該手勢為“錘”。

在main（） 主程序的初始化部分，需要添加對三支LED 燈的引腳定義語句：“Red_LED = LED（5）”、“Green_LED = LED（6）” 和“Yellow_LED =LED（12）”。

3．“while True：”部分代碼的修改

在程序的手勢識別后半部分，新建變量your_finger 并賦值為“finger_sign（tip_finger，list_data）”，作用是“接收”通過函數調用返回后的手勢識別結果；建立三種手勢名稱的變量guess_list，賦值為“[" 剪刀"，" 包袱"，" 錘"]”；再建立樹莓派隨機手勢變量raspi，賦值為“random.choice（guess_list）”，通過調用random庫中的choice（） 函數從guess_list 列表中隨機“抽取”一種手勢；建立變量win_list，賦值為“[[" 剪刀"，" 包袱"]，[" 包袱"，"錘"]，[" 錘"，" 剪刀"]]”（列表中嵌套列表數據），作用是列舉出三種“勝局”所對應的對弈情況：“剪刀”勝“包袱”、“包袱”勝“錘”、“錘”勝“剪刀”。

接下來， 建立“if your_finger：” 選擇結構（當有手勢識別信息返回時），先分別打印輸出用戶和樹莓派各自的手勢：“print（" 您出的是："，your_finger）”、“print（" 樹莓派出的是："，raspi）”；然后對二者進行判斷——如果相同（“if your_finger==raspi：”），則輸出提示信息“這是一場平局咯！”，并且控制黃色LED發光（“Yellow_LED.on（）”）； 如果二者所組合的列表是變量win_list 所存儲的任意一種“勝局”數據（“elif [your_finger，raspi] in win_list：”）， 則輸出提示信息“祝賀——您贏，樹莓派輸啦！”，并且控制綠色LED 燈發光（“Green_LED.on（）”）；如果不是以上兩種情況（else分支），則輸出提示信息“sorry——樹莓派贏，您輸啦！”，并且控制紅色LED 燈發光（“Red_LED.on（）”）。

添加時間延遲語句“time.sleep（3）”， 作用是確保LED 燈每次發光要持續3 秒鐘；然后，在進入下一輪游戲之前關閉LED 燈：“Yellow_LED.off（）”、“Green_LED.off（）” 和“Red_LED.off（）”。

4．測試猜拳游戲的手勢識別

保存并運行程序，分別在攝像頭前多次嘗試剪刀、包袱和錘的隨機手勢，樹莓派同樣也會隨機產生某種手勢。程序判斷出“輸贏”結果后，會在屏幕上顯示輸出相關的提示信息，同時所對應顏色的LED燈也會發光（如圖）。

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