加速python pygame中的AI障碍检测

Question

我正在尝试训练一个 NEAT 算法来玩一个名为“curvefever”的简单游戏。我能够创建 pygame 版本的 curvefever，现在我想训练 AI 来玩它。因此，AI 必须学会避开障碍物：围绕游戏的边界并跟踪每个玩家留下的痕迹，就像在 Snake 中一样。

目前我正在通过以下方式执行此操作：

• 每个玩家都有一组向前伸出的“传感器”，用于检测障碍物是否以及距离有多远。
• 每个“传感器”都是由几个 pygame 矩形组成的直线。
• 对于每个传感器，它将检测是否与障碍物矩形之一发生碰撞，并计算碰撞到玩家的距离。
• 哪个传感器检测到碰撞以及碰撞的距离是进入神经网络的信息。

问题是这很慢！运行 'python -m cProfile -s cumtime ai.py' 我认为是检测障碍物导致脚本变慢，占总运行时间的 50% 左右。

请参阅下面我如何创建视线的一些代码：

posx = 玩家的 x 位置

posy = 玩家的 y 位置

dir = 玩家前进的方向

dangle = 是视线之间的度数间距

角度 = 视线的总范围（以度为单位）

def create_lines_of_sight(posx, posy, dir, dangle, angle, length):
    dirs = [xdir for xdir in np.ceil(np.arange(dir-angle,dir+angle,dangle))]

    d_posx = np.cos(np.deg2rad(dir))
    d_posy = np.sin(np.deg2rad(dir))

    return list(map(functools.partial(f_lrects,posx,posy,length), dirs))


def create_rects(posx, posy, d_posx, d_posy, i):
    return f_rect(posx+i*d_posx,posy+i*d_posy,1,1,0,curvefever.WHITE)

f_create_rect = create_rects

def create_line_of_rects(posx, posy, length,dir):
    l = pygame.sprite.Group()
    ladd = l.add

    d_posx = np.cos(np.deg2rad(dir))
    d_posy = np.sin(np.deg2rad(dir))
    i = [i for i in range(2,length,8)]
    ladd(map(functools.partial(f_create_rect,posx,posy,d_posx,d_posy),i))
    return l

f_lrects = create_line_of_rects

所有障碍物都是矩形，定义为：

class Rect(pygame.sprite.Sprite):
    def __init__(self,x,y,width,height,dir,color):
        super().__init__()
        self.image = pygame.Surface([width, height])
        self.image.fill(color)
        self.rect = self.image.get_rect()

        self.rect.centerx = x
        self.rect.centery = y

并保存在一个精灵组中。

我试过的

我尝试添加一个 map 命令来摆脱 for 循环，但这并没有加快速度。

我尝试添加函数名称以删除函数查找，我读到这使它更快，但事实并非如此。

我尝试使用“Bresenham's Line Algorithm”检测障碍物并检查障碍物 (x,y) 位置是否与视线重叠。虽然这是一个更快的它没有工作，因为它经常错过障碍。发生这种情况是因为视线与障碍物中心 (rectx,recty) 不完全匹配，尽管它确实与矩形本身重叠。

其他人用什么来检测障碍物（可能在 pygame 中）？非常欢迎任何有关如何使其更快或更有效的提示。

非常感谢您的帮助！

Answer 1

我一直在从事类似的项目。最后我使用了pygame 的pygame.Rect.clipline()和pygame.Vector2.distance_to()方法：

def intersect_rect(self,other) -> tuple[float,float]:
        cl=other.clipline(self.a.x,self.a.y,self.b.x,self.b.y)
        if cl:
            return cl[0] if self.a.distance_to(cl[0]) <self.a.distance_to(cl[1]) else cl[1]
        else:
            return

self和other都是一个类，继承自该类pygame.Rect。self.a和self.b是两个pygame.Vector2对象。玩家和视距self.a的原点在哪里。self.b与纯 python 函数相比，这导致速度提高了 100 倍。