Tic Tac Toe
Kurzbeschreibung
Im Mittelpunkt dieses Challenge-Projekts steht die Analyse eines realen Tic-Tac-Toe-Spielbretts mithilfe des Vision Starter Kits.
Das Ziel besteht darin, die Züge der Spieler auf einem Spielbrett aus Papier zu erkennen und anhand des ermittelten Spielzustands gegen einen Computergegner zu spielen oder Vorschläge für den nächsten Zug zu unterbreiten.
Projektinformationen
| Projektart | Erforderliches Wissensniveau | Voraussichtliche Dauer | Zusätzliche Hardware- und Softwareanforderungen |
|---|---|---|---|
| Challenge-Projekt | Fortgeschritten | 4 Stunden | Papier, Stift, Schere |
Ziel der Herausforderung
Das Ziel dieses Projekts ist es, eine „Vision Starter Kit“-Anwendung zu entwickeln, die ein physisches Tic-Tac-Toe-Spielfeld beobachten und den aktuellen Spielstand erkennen kann.
Das System sollte erkennen, ob Felder leer oder belegt sind, und die von den Spielern platzierten Symbole identifizieren.
Im Gegensatz zu einem angeleiteten Projekt wird bei dieser Aufgabe keine vollständige Schritt-für-Schritt-Lösung bereitgestellt. Nutzen Sie Ihr Wissen aus früheren Vision Starter Kit-Projekten, um Ihren eigenen Ansatz zu entwickeln.
Problemstellung
Ein physisches Spielbrett oder ein „Tic Tac Toe“-Spielfeld auf einem Blatt Papier sollte mit dem Vision Starter Kit betrachtet werden.
Das System sollte die Züge der Spieler erkennen und es ermöglichen, gegen einen Computergegner zu spielen oder nützliche Spielinformationen anzuzeigen.
Mögliche Ziele:
- leere und belegte Felder erkennen
- zwischen verschiedenen Symbolen unterscheiden
- den aktuellen Spielstand auswerten
- gültige Züge ermitteln
- den besten nächsten Schritt vorschlagen
- Einen einfachen Computergegner erstellen
Aufgabe
Erstellen Sie eine Anwendung, die ein Tic-Tac-Toe-Spielfeld analysiert und den aktuellen Spielstand auswertet.
Ihre Lösung sollte Folgendes umfassen:
- Ein Tic-Tac-Toe-Spielbrett aus Holz oder ein Spielfeld auf Papier
- Aufbau der Bildaufnahme
- Erkennung von Leiterplattenfeldern
- Erkennung von Symbolen oder Farben
- Bewertung der Spielsituation
- Optionaler Computergegner oder Zugvorschlag
- Optionales Dashboard oder Visualisierung
Anforderungen
Grundlegende Anforderungen
- Verwenden Sie das Vision Starter Kit, um das Spielfeld zu betrachten.
- Erkennen Sie die einzelnen Felder des Tic-Tac-Toe-Spielbretts.
- Stellen Sie fest, ob ein Feld leer oder besetzt ist.
- Unterscheiden Sie zwischen den beiden Spielersymbolen.
- Den aktuellen Spielstand bewerten.
- Geben Sie nützliches Feedback für den nächsten Zug oder das Spielergebnis.
Optionale Erweiterungen
- Fügen Sie einen Computergegner mit verschiedenen Schwierigkeitsstufen hinzu.
- Fügen Sie einen Zugvorschlag oder einen Coaching-Modus hinzu.
- Erstellen Sie ein Dashboard zur Visualisierung.
- Erkennen Sie ungültige Züge.
- Fügen Sie eine automatische Gewinnerkennung hinzu.
- Verwenden Sie einen Roboterarm zum Zeichnen von Symbolen.
- Verwenden Sie eine farbbasierte Symbolerkennung anstelle einer formbasierten Erkennung.
Vorgeschlagene Vorgehensweise
Orientieren Sie sich an folgendem allgemeinen Ansatz:
- Richten Sie das Vision Starter Kit ein.
- Bereite ein Tic-Tac-Toe-Spielfeld aus Papier vor.
- Bringen Sie die Platine in das Sichtfeld des Sensors.
- Bildaufnahme konfigurieren.
- Legen Sie fest, wie die einzelnen Felder auf der Platine erkannt werden sollen.
- Entscheiden Sie, ob Symbole anhand ihrer Form, Farbe oder Position erkannt werden sollen.
- Schulen Sie die Mitarbeiter im Umgang mit den erforderlichen Werkzeugen oder konfigurieren Sie diese in SICK Nova.
- Prüfen Sie, ob der Spielstand zuverlässig erkannt wird.
- Füge eine Spiellogik hinzu, um das Spielfeld auszuwerten.
- Fügen Sie Feedback, Visualisierung oder eine Logik für den Computergegner hinzu.
Mögliche Erkennungsstrategien
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, diese Herausforderung zu meistern.
Symbolklassifizierung
Ordne die Symbole in jedem Feld des Tic-Tac-Toe-Spielfelds zu.
Mögliche Klassen könnten „leeres Feld“, „Kreis“ und „Kreuz“ sein.
Dieser Ansatz ist sinnvoll, wenn die Symbole deutlich sichtbar sind und einheitlich innerhalb der Felder des Spielbretts platziert sind.
Farberkennung
Verwenden Sie unterschiedliche Farben für die beiden Spieler und erkennen Sie die Farbe in jedem Feld.
Mögliche Klassen könnten „leeres Feld“, „Farbe von Spieler 1“ und „Farbe von Spieler 2“ sein.
Dies kann die erste Version des Projekts vereinfachen, insbesondere wenn die Symbolerkennung schwierig ist.
Analyse fester Felder
Teilen Sie das Kamerabild in neun feste Spielfeldbereiche auf und werten Sie jeden Bereich separat aus.
Dies kann hilfreich sein, wenn die Position des Spielfelds stabil ist und sich während des Spiels nicht verändert.
Außerdem lässt sich so der erkannte Feldzustand leichter mit der Spielelogik von Tic Tac Toe verknüpfen.
Ideen zur Spielelogik
Nachdem der Spielstand ermittelt wurde, kann die Anwendung die Partie auswerten.
Mögliche Logikelemente:
- Prüfen, ob ein Spieler drei Symbole in einer Reihe hat
- Prüfe, ob das Spiel unentschieden ausgeht
- ungültige Züge erkennen
- den bestmöglichen nächsten Schritt vorschlagen
- Einen einfachen Computergegner programmieren
- verschiedene Schwierigkeitsgrade hinzufügen
Mögliche Rückmeldungen:
- Zug des aktuellen Spielers
- zulässiger oder unzulässiger Zug
- Sieger
- ziehen
- Vorschlag für den nächsten Schritt
Tipps
Tipp 1: Die Brettstellung festlegen
Versuche, das Tic-Tac-Toe-Spielfeld in einer festen Position zu halten.
Eine stabile Lage der Platine erleichtert die Erkennung von Feldern erheblich.
Tipp 2: Beginnen Sie mit der Farberkennung
Wenn das Erkennen von Symbolen Schwierigkeiten bereitet, beginnen Sie mit farbigen Symbolen oder farbigen Papierstückchen.
Dies kann die erste Version des Projekts vereinfachen.
Tipp 3: Verwende eine verkürzte erste Fassung
Ermitteln Sie zunächst nur, ob die Felder leer oder ausgefüllt sind.
Fügen Sie anschließend die Symbolunterscheidung und die Spielelogik hinzu.
Tipp 4: Trenne die Erkennung von der Spielelogik
Stellen Sie zunächst sicher, dass der Board-Zustand zuverlässig erkannt wird.
Füge anschließend die Spiellogik für „Tic Tac Toe“ hinzu.
Tipp 5: Nutzen Sie frühere Projekte als Vorlage
Wenn Sie sich nicht sicher sind, wie Sie Objekte oder Symbole klassifizieren sollen, schauen Sie sich das Projekt Geführte Klassifizierung noch einmal an.
Beispiel-Projektdatei
Eine vorgefertigte Beispielprojektdatei finden Sie hier:
Erwartetes Ergebnis
Nach Abschluss dieser Aufgabe sollte das Vision Starter Kit in der Lage sein, ein physisches Tic-Tac-Toe-Spielbrett zu analysieren und den aktuellen Spielstand zu ermitteln.
Ein erfolgreiches Ergebnis bedeutet, dass:
- Die Platine wird zuverlässig erkannt.
- Leere und belegte Felder werden erkannt
- Spielersymbole lassen sich unterscheiden
- Der aktuelle Spielstand kann ausgewertet werden
- Ein Spielergebnis oder der nächste Zug kann angezeigt werden
- Das Konzept lässt sich um einen computergesteuerten Gegner oder einen Trainingsmodus erweitern.
Zusammenfassung
In diesem Projekt haben Sie bildverarbeitungsgestützte Erkennung auf ein physisches Brettspiel angewendet.
Du hast geübt, wie man:
- ein strukturiertes Spielfeld analysieren
- Symbole oder Farben erkennen
- eine Spielstellung auswerten
- Bildanalyse mit Spielelogik kombinieren
- Entwickeln Sie eine interaktivere Anwendung auf Basis des Vision Starter Kits
Dieses Projekt ist eine gute Übung, um Klassifizierung, Logik und Visualisierung in einem spielerischen Anwendungsfall zu kombinieren.
Nächste Schritte
Fahren Sie mit einem weiteren Vision-Projekt fort oder öffnen Sie die vollständigen Projektdateien auf GitHub.com.