100行代码实现“跳一跳”辅助程序

写在前面

好久没写博客了，今天来一发吧。分享一下今天下午用python写的“跳一跳”小游戏的辅助程序。之前是准备用树莓派操控一个“机械手指”来代替人的触摸操作，但该方案还在酝酿中，实现了再分享。接下来要分享的是用“纯软件”的方法来玩“跳一跳”。

原理

原理其实很简单，按如下步骤操作即可：

1. 每次跳跃之前，截取一下手机屏幕，并将截图保存到本地电脑中；
2. 计算截图中人偶的位置与将要跳至的台面中心的距离(d)；
3. 将以上距离(d)换算成相应的触摸时间(s)；
4. 发送模拟触摸的命令至手机，触摸时间为以上时间(s)；

实现

本人只做过Android开发，因此下面只给出Android平台下的实现方法。

步骤1

可以用Android官方提供的adb工具来完成。首先需要搜索并下载对应操作系统下adb工具。其次需要将手机连接电脑， 并将手机的 设置 > 开发人员选项 > USB调试打开。现在在命令行调用一下adb工具，看是否检查到手机：

adb devices

PS：若将adb路径添加到了PATH环境变量中，则可直接在命令行调用adb；否则以上命令需要输入adb的全路径。

若执行以上命令后，输出了设备相关信息，则说明手机连接成功，可继续以下操作。

用如下命令可截取手机屏幕图片至SD卡保存：

adb shell screencap -p /mnt/sdcard/screencap.png

然后可用如下命令pull图片到电脑：

adb pull /mnt/sdcard/screencap.png C:/screencap.png

步骤2

是整个问题的关键。要计算出人偶与将要跳至的台面中心的距离，需要分别识别出人偶的位置（坐标）和台面中心的位置（坐标）。

我们以人偶最底部的一行的中心作为人偶的位置，如下图所示:

至于怎么识别出人偶的最底部，可以这样来操作。通过观察可发现，人偶底部的颜色的rgb值在(53, 57, 95)到(59, 61, 103)之间，因此我们逐行扫描各个像素点，找到rbg值在该区间的各行，最后一行即为人偶的底部了。得到了最底部的一行，自然就能算出该行的中心坐标。

接下来需要识别人偶将要跳至的平台的中心。要想得到该中心的坐标，我们只需要识别得到下图中的两个顶点vertex1和vertex2的坐标即可：

我们同样用从左往右，从上往下的顺序扫描各个像素点的方法来找出vertex1的坐标。扫描之前先获取整个背景的颜色的rgb值，取任意“空白”处即可（例如本人手机截图大小为1920x1080，可断定坐标为(40, 500)的点一定处于“空白”处。）。在扫描过程中一旦发现某处的颜色与背景色不一致，发生了“突变”，可断定该点即为vertex1。

我们把vertex1点的rgb值记录下来作为台面的背景色。在接下去的扫描过程中，我们开始关心当前扫描的点的rgb值是否和该记录值“相似”。“相似”则说明该点“属于”台面，而通过上图可发现，顶点vertex2是所有“属于”台面的点中，横坐标最小的点，这样vertex2的坐标也找到了。

显然，台面中心的横坐标等于vertex1的横坐标，而纵坐标等于vertex2的纵坐标。

步骤3

通过多次尝试，发现用如下公式转换距离(d)（单位：px）为时间(s)（单位：毫秒）比较合适：

[s = d * 1.35 ]

步骤4

得到了触摸时间，我们还是借助adb工具来模拟触摸屏幕的行为，以下是相关命令：

adb shell input swipe 0 0 0 0 1000

以上命令的最后一个参数即为需要模拟按压屏幕的时长，单位是毫秒。

实现效果

成功连接手机至电脑（手机需开启USB调试），并进入“跳一跳”游戏，然后到电脑上运行该代码即可自动“跳一跳”。

上一张截图：

完整代码

以下是完整代码，在本人手机（1920 * 1080 ）下测试发现大多数情况都能正中靶心，少数情况不能命中靶心，极少数情况会跳出台面以外。其他分辨率的手机可能需要适当修改BACKGROUND_POS和DISTANCE_TO_TIME_RATIO参数大小。

import math
import os
import tempfile
import time
from functools import reduce
from PIL import Image

BACKGROUND_POS = (40, 500)
DISTANCE_TO_TIME_RATIO = 1.35
SCREENSHOT_PATH = tempfile.gettempdir() + "/screenshot.png"


def calculate_jump_distance():
    im = Image.open(SCREENSHOT_PATH)
    background_rgb = im.getpixel(BACKGROUND_POS)

    role_pos_list = None
    vertex1_pos = None
    block_background_rgb = None
    vertex2_pos = None
    role_line_flag = True
    for y in range(BACKGROUND_POS[1], im.height):
        if role_pos_list and role_line_flag:
            break
        role_line_flag = True
        vertex2_line_flag = True
        for x in range(BACKGROUND_POS[0], im.width):
            current_rgb = im.getpixel((x, y))
            next_rgb = im.getpixel((x + 1, y)) if x + 1 < im.width else (0, 0, 0)
            # 识别顶点1
            if x > BACKGROUND_POS[0] and y > BACKGROUND_POS[1] and not vertex1_pos 
                    and not is_similar(background_rgb, current_rgb) and is_similar(current_rgb, next_rgb):
                vertex1_pos = (x, y)
                block_background_rgb = current_rgb
            # 识别顶点2
            if block_background_rgb and vertex2_line_flag and is_similar(current_rgb, block_background_rgb, 5):
                vertex2_line_flag = False
                if vertex2_pos:
                    if x < vertex2_pos[0] and vertex2_pos[0] - x < 20 and y - vertex2_pos[1] < 20:
                        vertex2_pos = (x, y)
                else:
                    vertex2_pos = (x, y)
            # 识别小人
            if is_part_of_role(current_rgb):
                if role_line_flag:
                    role_pos_list = []
                    role_line_flag = False
                role_pos_list.append((x, y))
    if len(role_pos_list) == 0:
        raise Exception('无法识别小人位置！！！')
    pos_sum = reduce((lambda o1, o2: (o1[0] + o2[0], o1[1] + o2[1])), role_pos_list)
    role_pos = (int(pos_sum[0] / len(role_pos_list)), int(pos_sum[1] / len(role_pos_list)))
    destination_pos = (vertex1_pos[0], vertex2_pos[1])
    return int(linear_distance(role_pos, destination_pos))


def is_part_of_role(rgb):
    return 53 < rgb[0] < 59 and 57 < rgb[1] < 61 and 95 < rgb[2] < 103


def linear_distance(xy1, xy2):
    return math.sqrt(pow(xy1[0] - xy2[0], 2) + pow(xy1[1] - xy2[1], 2))


def is_similar(rgb1, rgb2, degree=10):
    return abs(rgb1[0] - rgb2[0]) <= degree and abs(rgb1[1] - rgb2[1]) <= degree and abs(rgb1[2] - rgb2[2]) <= degree


def screenshot():
    os.system("adb shell screencap -p /mnt/sdcard/screencap.png")
    os.system("adb pull /mnt/sdcard/screencap.png {} >> {}/jump.out".format(SCREENSHOT_PATH, tempfile.gettempdir()))


def jump(touch_time):
    os.system("adb shell input swipe 0 0 0 0 {}".format(touch_time))


def distance2time(distance):
    return int(distance * DISTANCE_TO_TIME_RATIO)


if __name__ == '__main__':
    count = 1
    while True:
        screenshot()
        distance = calculate_jump_distance()
        touch_time = distance2time(distance)
        jump(touch_time)
        print("#{}: distance={}, time={}".format(count, distance, touch_time))
        count += 1
        time.sleep(1)

写在最后

写完后，看了看其他“跳一跳”辅助的相关博客，原理基本类似，然后还看到他们博客下有很多人有类似的评论：“弄这个那游戏还有啥意思呢？”，“游戏是供人娱乐的，而不是娱乐人的！”，“这样刷分有意思么？”……

生活中，我确实经常会被这类问题问倒：“这有什么用呢？”，“做这个有什么意义呢？”……我也确实做了很多在别人看来毫无意义而自己却乐在其中的事。最近看了《生活大爆炸》，若再有人问我类似的问题，我会借用里面的一句台词回答：“Because we can.”