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JS写小游戏「跳一跳」外挂之Canvas图像识别

三水清 16 阅读

17年结尾的时候微信发布新版重点推出了「小游戏」概念,H5的游戏再次火了起来,新版微信开屏的游戏就是「跳一跳」游戏可玩度很高,网上也出现了各种语言版本的外挂,前几天看到一篇用nodejs搭建的外挂,需要手动点击截屏图片来判断当前和下一步的位置然后跳转,于是就起了用Canvas来实现图像的想法,后面有实现了自动跳转,算是齐活了。今天来完整说下图像识别。

代码都放到了: https://github.com/ksky521/wechat-jump-game-hack 欢迎自己去尝试

先来看最终效果视频: https://v.qq.com/x/page/o1331igmskh.html

Canvas图像处理的原理

Canvas可以通过 drawImage 在上面添加图片,然后通过 getImageData 方法获取一个 imageData 对象,此对象包括了 data width height ,其中data为图片width height 4长度的数组,每个像素点表现在数组内为:RGBA四个0~255的值,即Red、Green、Blue和Alpha值。

通过对这个 imageData.data 进行遍历操作,可以利用图像差值比较找出图片内物体的边缘、物体的中心点,也可以根据图像中某个固定颜色范围的物体,进行匹配,从而找到「小人」的位置。

颜色值差值比较函数

先介绍一个函数 tolerenceHelper ,用来比较颜色差值,即传入需要比较的 r g b ,然后跟对比的 rt gt bt 和差值范围的 t 进行对比的函数,在范围内则返回 true

function tolerenceHelper(r, g, b, rt, gt, bt, t) {
    return r > rt - t && r < rt + t 
            && g > gt - t && g < gt + t 
            && b > bt - t && b < bt + t;
}

获取小人当前位置

小人获取位置用的方式是差值比较,首先通过截屏中的紫色小人颜色范围,可以大致拿到小人的颜色值为:

// 小人的颜色值
const playerR = 40;
const playerG = 43;
const playerB = 86;

这个值可以从小人的底部中心取色得到。所以找到小人的底部中心点的方式就是,在一定范围内(即 tolerenceHelper 的t参数,这里取值为16)查找,如果像素点rgb在这个范围内,则加入待选,最后像素点集合中最低点(最大y)的位置就是小人底部中心所在点的y,x为最大和最小宽度的中心位置。为了好理解,我画了图:

下面三图是 t=16 t=26 t=36 分别识别的效果,为了便于分辨,我将匹配到的像素点颜色都设置为了红色(rgb=255,0,0)。


为了准确,防止相近颜色的干扰 t=16 就够用了,这样小人的底部位置 pos 就得到了:

// x, y
pos[0] = Math.floor((maxX + minX) / 2);
pos[1] = maxY;

优化

很容易一眼就看出来小人不能在图片的顶部和底部,而是在画面的中心区域范围内,所以可以直接从图片高度的 height/4 ~ height*3/4 的范围内查找,这样可以提高不必要的工作量。

完整查找小人点代码如下

function getCurCenter(data, width, height) {
    // 小人的颜色值
    const playerR = 40;
    const playerG = 43;
    const playerB = 86;

    let minX = Infinity;
    let maxX = -1;
    let maxY = -1;
    // 找到小人当前的底部位置
    let pos = [0, 0];

    let startY = Math.floor(height / 4);
    let endY = Math.floor(height * 3 / 4);
    for (let x = 0; x < width; x++) {
        for (let y = startY; y < endY; y++) {
            let i = y * (width * 4) + x * 4;
            let r = data[i];
            let g = data[i + 1];
            let b = data[i + 2];
            if (y > pos[1] && tolerenceHelper(r, g, b, playerR, playerG, playerB, 16)) {
                minX = Math.min(minX, x);
                maxX = Math.max(maxX, x);
                maxY = Math.max(maxY, y);
            }
        }
    }
    pos[0] = Math.floor((maxX + minX) / 2);
    pos[1] = maxY;
    // console.log(`player position (x, y)= (${pos[0]}, ${pos[1]})`);
    return pos;
}

获取的跳转位置

怎样获取小人下一步跳转的位置呢?

按照上面的逻辑,我们还是从图片高度的 height/4 ~ height*3/4 的范围查找,这是我们先取出当前的背景色,然后在高度范围内扫描图片,当出现跟背景色相差很大的第一个点时,这时候就是下一个物体的主颜色值了!如果为四边体之类的,则这个点就是顶点了!

知道这个物体的主体颜色值,我们就可以以这个值为基准继续扫描,在这个颜色值范围的像素点就是物体的顶面,然后根据顶面像素点坐标 minY maxY 得到中心点的坐标(圆形和正方形都是对称的,所以都可以用这个方法)。

看图理解下:

下图是将背景色涂红,这样就可以看到识别出来的第一个点就是顶点(圆形一样)


优化

  1. 找到顶点之后,下一行肯定不是maxY,一次类推,可以大胆将Y的值增加60个像素,即从顶点往下的60个像素重新开始查找中心点;
  2. 另外可以将Y的查找范围缩小到上一步找到小人的中心点Y值,即y取值为 height/4~Math.min(height*3/4, 小人中心Y) ,这样即使maxY我们没有找到,也可以以小人为底取中心点,保证下一步的跳转位置尽量不会超出物体顶面范围。
  3. 我们找的是maxY,所以只要出现了跟顶点像素点颜色一致(范围内)的点,这一行(坐标Y相同,X不同)就不需要查找了,因为查找也没有意义,Y值不变了,所以可以直接 break 出循环,进行下一个Y的查找

完整代码

function getNextCenter(data, width, height, y = -1) {
    let startY = Math.floor(height / 4);
    let endY = Math.floor(height * 3 / 4);

    // 去除背景色
    let startX = startY * width * 4;
    let r = data[startX],
        g = data[startX + 1],
        b = data[startX + 2];
    let maxY = -1;
    let apex = [];
    let pos = [0, 0];
    // 保证从当前小人位置底部点往上
    endY = Math.min(endY, y);
    let endX = width;
    let gapCount = 0;
    for (let y = startY; y < endY; y++) {
        let find = 0;
        for (let x = 1; x < endX; x++) {
            let i = y * (width * 4) + x * 4;
            let rt = data[i];
            let gt = data[i + 1];
            let bt = data[i + 2];
            // 不是默认背景颜色
            if (!tolerenceHelper(rt, gt, bt, r, g, b, 30)) {
                if (apex.length === 0) {
                    if (!tolerenceHelper(data[i + 4], data[i + 5], data[i + 6], r, g, b, 30)) {
                        //椭圆形找中心,往后找30个像素点
                        let len = 2;
                        while (len++ !== 30) {
                            i += len * 4;
                            if (tolerenceHelper(data[i + 4], data[i + 5], data[i + 6], r, g, b, 30)) {
                                break;
                            }
                        }
                        x += len;
                    }
                    //找出顶点
                    apex = [rt, gt, bt, x, y];
                    pos[0] = x;
                    // 减少循环范围
                    endX = x;
                    break;
                } else if (tolerenceHelper(rt, gt, bt, apex[0], apex[1], apex[2], 5)) {
                    //存在顶点了,则根据颜色值开始匹配
                    maxY = Math.max(maxY, y);
                    find = x;
                    break;
                }
            }
        }
        if (apex.length !== 0 && !find) {
            gapCount++;
        }
        if (gapCount === 3) {
            break;
        }
    }
    pos[1] = Math.floor((maxY + apex[4]) / 2);
    // console.log(points_top, points_left, points_right);
    console.log(`next position center (x,y)=${pos[0]},${pos[1]}`);
    return pos;
}

最后

在整个测试的过程中,还尝试了其他的方式,比如先将边缘找出再找中心点,各种尝试,想练手的可以直接改下看看。

为了调试方便,我将这部分代码单独一个router,可以直接github clone下来代码访问 localhost:3000/test ,然后边改边尝试边看效果。

本篇文章介绍了怎么识别出来图片中「小人」和下一个跳转的位置,下一篇介绍下怎么让「小人」自动跳转过去,敬请期待。

17年结尾的时候微信发布新版重点推出了「小游戏」概念,H5的游戏再次火了起来,新版微信开屏的游戏就是「跳一跳」游戏可玩度很高,网上也出现了各种语言版本的外挂,前几天看到一篇用nodejs搭建的外挂,需要手动点击截屏图片来判断当前和下一步的位置然后跳转,于是就起了用Canvas来实现图像的想法,后面有实现了自动跳转,算是齐活了。今天来完整说下图像识别。

代码都放到了: https://github.com/ksky521/wechat-jump-game-hack 欢迎自己去尝试

先来看最终效果视频: https://v.qq.com/x/page/o1331igmskh.html

Canvas图像处理的原理

Canvas可以通过 drawImage 在上面添加图片,然后通过 getImageData 方法获取一个 imageData 对象,此对象包括了 data width height ,其中data为图片width height 4长度的数组,每个像素点表现在数组内为:RGBA四个0~255的值,即Red、Green、Blue和Alpha值。

通过对这个 imageData.data 进行遍历操作,可以利用图像差值比较找出图片内物体的边缘、物体的中心点,也可以根据图像中某个固定颜色范围的物体,进行匹配,从而找到「小人」的位置。

颜色值差值比较函数

先介绍一个函数 tolerenceHelper ,用来比较颜色差值,即传入需要比较的 r g b ,然后跟对比的 rt gt bt 和差值范围的 t 进行对比的函数,在范围内则返回 true

function tolerenceHelper(r, g, b, rt, gt, bt, t) {
    return r > rt - t && r < rt + t 
            && g > gt - t && g < gt + t 
            && b > bt - t && b < bt + t;
}

获取小人当前位置

小人获取位置用的方式是差值比较,首先通过截屏中的紫色小人颜色范围,可以大致拿到小人的颜色值为:

// 小人的颜色值
const playerR = 40;
const playerG = 43;
const playerB = 86;
作者:三水清
专注前端开发,分享Javascript/CSS/PHP等Web前端开发技巧
原文地址:JS写小游戏「跳一跳」外挂之Canvas图像识别, 感谢原作者分享。

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