本发明属于智能家居技术领域，涉及一种基于rfid和摄像头的室内物品追踪定位系统。
背景技术：
射频识别，rfid技术，又称无线射频识别，是一种通信技术。可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。一般适用于短距离识别通信。
rfid的短距离识别通讯和电子标签的优良特性已经让他在很多场合得以应用，高铁票、图书馆门禁、无人售货超市结账等。但是目前应用在智能家居方面的还不太广泛。
电子标签又称射频标签、应答器、数据载体；阅读器又称为读出装置、扫描器、读头、通信器、读写器(取决于电子标签是否可以无线改写数据)。电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间(无接触)耦合；在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递和数据交换。电子标签是rfid技术的载体，rfid是radiofrequencyidentification的缩写，术语为射频识别。
闭路电视监控系统是安防领域中的重要组成部分，系统通过摄像机及其辅助设备(镜头、云台等)，直接观察被监视场所的情况，同时可以把监视场所的情况进行同步录像。另外，电视监控系统还可以与防盗报警系统等其他安全技术防范体系联动行动，使用户安全防范能力得到整体的提高。
在多数人日常生活中，每天早上要匆忙地赶车上班或上学。而对于大多数白领或是学生来说，他们每天出门需要携带的物品比较繁杂，比如说签到卡、手机、第二天开会要带的资料、车钥匙等等，而一般走地又匆忙，所以让他们一般在出门前不会腾出时间专门检查东西是否都带齐，如果有重要东西遗漏，造成的损失有可能是很大的。即使有人有出门检查的习惯，繁杂的小东西一个一个检查起来也很不方便。然而目前市场上还没有多少产品可以很好地解决出门物品提示的问题。
而当人在家中生活时，经常会携带着一些物品穿梭在家中的各个房间。有时会随手乱放，正是由于这种不经意的动作会导致我们要用到某件物品时却迟迟找不到。目前市场上有一些产品是针对于此功能开发的，利用的大都是gps的定位思想。但由于家中房间一般环境复杂，墙面比较多，对信号影响较大，gps定位的精确度就会受到影响。并且利用gps定位就要求被定位物品同样具有发射和接收信号的功能，目前只有手机可以实现这一点。对于非电子类产品比如说书、钥匙等等就不能实现基于gps的定位。所以系统不能对多数家中物品实现定位。
而目前市场上比较流行的基于wifi和zigbee的室内定位技术，是利用安装在家中不同位置的接收机检测射频信号强度，基于rssi和类似于gps的定位思想，通过一定的算法进行物品定位。基于信号强度的判断，虽然系统设备投入小，但是只能判断物体大致形状，不可得出具体是哪种物体，所以一般用于定位人的位置。并且室内环境复杂，接收机安装地点要经过细致计算才可得出，且算法复杂开发难度大。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种基于rfid和摄像头的室内物品追踪定位系统，解决使用者在出门时忘带物品或者在家中把一些物品随手放置而找不到的问题。
本发明所采用的技术方案是，基于rfid和摄像头的室内物品追踪定位系统，包括系统主机和rfid电子标签，系统主机通过网络连接有rfid检测线圈框、门口rfid检测主机、房内rfid检测机、摄像头和手机，rfid检测线圈框和门口rfid检测主机设置于大门口，rfid检测线圈框跟门的形状一致、并镶嵌在门框内，房内rfid检测机设置于各个房间的门口，摄像头安装在每个房间里，rfid电子标签粘贴在家居物品的表面。
本发明的特点还在于，
rfid检测线圈框的顶部靠近房内的侧面设置有指示灯、显示屏和人脸识别摄像头，rfid检测线圈框的框内一侧设置有人体红外检测模块和蜂鸣器。
门口rfid检测机主机顶部设置有通讯天线、内部设置有微控制器，微控制器分别连接有wifi模块、提示指示灯、显示屏、蜂鸣器、人体红外检测模块、人脸识别摄像头、rfid信号转换模块和电源模块，wifi模块与通讯天线连接，rfid信号转换模块与rfid检测线圈框连接。
系统主机的顶部设置有系统主机通讯天线，包括系统主机微控制器、前侧面设置有系统主机触摸显示屏和rfid标签读卡器，系统主机内置有系统主机微控制器，系统主机微控制器分别连接有电源模块、wifi模块，wifi模块与系统主机通讯天线连接，系统主机微控制器还分别与系统主机触摸显示屏和rfid标签读卡器连接。
房内rfid检测机包括房内rfid检测机微控制器，房内rfid检测机微控制器分别连接有房内rfid检测机电源指示灯、人体红外检测模块、wifi模块和电源模块，wifi模块连接有房内rfid检测机天线。
rfid电子标签的内部设置有通过腐蚀或者印刷的方式制作的rfid电子标签天线，rfid电子标签的一面设置有rfid电子标签粘胶。
微控制器为stm32f103的单片机。
系统主机微控制器为stm32f429单片机。
房内rfid检测机微控制器为stm32f103的单片机。
本发明的有益效果是，
1.利用在房门口安装的rfid电子标签阅读器，使用者在每次出门时都会被检查随身携带的物品，查看是否有遗漏。这种检查依托于rfid射频技术，完全不需要增加使用者任何多余动作，仅仅通过走出房门这一个动作就可以完成一次检查。系统检查的都是一些出门所要携带的必需物品，如房门钥匙、车钥匙、钱包、公交卡、手机等等。而如果使用者由于出门匆忙而忘记携带某个物品时，就会被rfid检测出并且提示。并且此系统可以接收手机指令，用户可自定义添加第二天要带的东西到检测队列。同时还可根据天气等情况自动添加雨伞等相应功能物品到检测队列，忘记携带同样会给予提示；
2.利用在房间内的每个屋子门口安装的rfid电子标签阅读器可以进行房间内物品的大致追踪和定位。配合当时的闭路电视监控系统的存盘可以快速精确找出物品位置。当使用者由于乱放而导致找不到某个物品时可以通过此系统来获取目标位置，从而找到物品。
附图说明
图1是本发明基于rfid和摄像头的室内物品追踪定位系统的结构图；
图2是本发明基于rfid和摄像头的室内物品追踪定位系统的门口处安装的rfid检测机结构图；
图3是本发明基于rfid和摄像头的室内物品追踪定位系统的主机结构图；
图4是本发明基于rfid和摄像头的室内物品追踪定位系统的房内rfid检测机结构图；
图5是本发明基于rfid和摄像头的室内物品追踪定位系统的各元件在屋内的分布图；
图6是本发明基于rfid和摄像头的室内物品追踪定位系统的门口rfid检测机模块结构图；
图7是本发明基于rfid和摄像头的室内物品追踪定位系统的系统主机模块结构图；
图8是本发明基于rfid和摄像头的室内物品追踪定位系统的房内rfid检测主机的模块结构图；
图9是本发明基于rfid和摄像头的室内物品追踪定位系统的电子标签结构图；
图10是本发明基于rfid和摄像头的室内物品追踪定位系统的程序框图。
图中，1.提示指示灯，2.显示屏，3.rfid检测线圈框，4.通讯天线，5.门口rfid检测机主机，6.微控制器，7.系统主机触摸显示屏，8.系统主机通讯天线，9.系统主机微控制器，10.系统主机，11.房内rfid检测机，12.房内rfid检测机微控制器，13.电源模块，14.房内rfid检测机天线，15.房内rfid检测机电源指示灯，16.rfid标签读卡器，17.人体红外检测模块，18.摄像头，19.rfid信号转换模块，20.人脸识别摄像头，21.蜂鸣器，22.rfid电子标签粘胶，23.rfid电子标签天线，24.rfid电子标签，25.wifi模块，26.手机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明基于rfid和摄像头的室内物品追踪定位系统，结构如图1～图10所示，包括系统主机10和rfid电子标签24，系统主机10通过网络连接有rfid检测线圈框3、门口rfid检测主机5、房内rfid检测机11、摄像头18和手机26，rfid检测线圈框3和门口rfid检测主机5设置于大门口，rfid检测线圈框3跟门的形状一致、并镶嵌在门框内，房内rfid检测机11设置于各个房间的门口，摄像头18安装在每个房间里，rfid电子标签24粘贴在家居物品的表面。
rfid检测线圈框3的顶部靠近房内的侧面设置有指示灯1、显示屏2和人脸识别摄像头20，rfid检测线圈框3的框内一侧设置有人体红外检测模块17和蜂鸣器21。
门口rfid检测机主机5顶部设置有通讯天线4、内部设置有微控制器6，微控制器6分别连接有wifi模块25、提示指示灯1、显示屏2、蜂鸣器21、人体红外检测模块17、人脸识别摄像头20、rfid信号转换模块19和电源模块13，wifi模块25与通讯天线4连接，rfid信号转换模块19与rfid检测线圈框3连接。
系统主机10的顶部设置有系统主机通讯天线8，包括系统主机微控制器9、前侧面设置有系统主机触摸显示屏7和rfid标签读卡器16，系统主机10内置有系统主机微控制器9，系统主机微控制器9分别连接有电源模块13、wifi模块25，wifi模块25与系统主机通讯天线8连接，系统主机微控制器9还分别与系统主机触摸显示屏7和rfid标签读卡器16连接。
房内rfid检测机11包括房内rfid检测机微控制器12，房内rfid检测机微控制器12分别连接有房内rfid检测机电源指示灯15、人体红外检测模块17、wifi模块25和电源模块13，wifi模块25连接有房内rfid检测机天线14。
rfid电子标签24的内部设置有通过腐蚀或者印刷的方式制作的rfid电子标签天线23，rfid电子标签24的一面设置有rfid电子标签粘胶22。
微控制器6为stm32f103的单片机。
系统主机微控制器9为stm32f429单片机。
房内rfid检测机微控制器12为stm32f103的单片机。
本发明基于rfid和摄像头的室内物品追踪定位系统，主要利用安装在家中各处的房内rfid检测机11，读取贴有rfid标签24的物体，再辅以摄像头18和人脸识别摄像头20的手段，达到两个功能：一个是出门携带物品检测功能，另一个是家中物品定位功能。
本发明基于rfid和摄像头的室内物品追踪定位系统，主要由一个门口rfid检测机主机5、多个房内rfid检测机11和一个系统主机10组成，门口rfid检测机主机5安装在整个房子的门口，房内rfid检测机11分别安装在房子内的每个房间门口，系统主机10安放在家中任何一个角落都可以，用于综合整个系统。系统主机10向下和门口rfid检测机主机5及每一个房内rfid检测机11通过wifi无线连接，并与其交互数据、向其发送命令。系统主机10向上同样通过wifi无线连接手机26，接收手机26上的命令并发送给对应的房内rfid检测机11。
本发明基于rfid和摄像头的室内物品追踪定位系统，出门物品检测功能，是主要基于安装在房门口的rfid检测器4来完成的，工作流程如图10所示。使用者可自定义每天必须携带的物品，并在这些物品上贴上rfid电子标签24，通过系统主机10将这些物品添加到默认出门检查队列中。安装在房门口的rfid检测线圈框3和rfid检测器主机5是默认处于低功耗状态的，当使用者经过安装在房门口的rfid检测线圈框3时，会触发人体红外检测模块17，唤醒这个检查站使他正常工作。机器首先判断此段时间是否为使用者定义的上班时间段，如果不是则不开启检查，如果是则进行检查。然后机器会通过人脸识别摄像头20配合软件模式识别判断这是否为使用者或是客人，客人不进行检查，是使用者则进行分类，是1号还是2号使用者或是其他使用者，然后根据使用者的不同加载相对应的那个使用者的检测队列。利用rfid识别技术检测出门者所携带的物品，如果有所遗漏，提示指示灯1、蜂鸣器21和显示屏2提示将会进行警告和提示。这样可以避免上班时遗漏物品的事情发生，并且整个过程都是机器完成，整个过程不妨碍使用者的正常动作。
这个出门检测提醒装置同样接受用户临时自定义的物品，用户可通过手机26的app进行添加新的临时物品到检测队列。如第二天要开会，则前一天添加笔记本电脑或是会议文件夹到临时检测队列，并将这些物品贴上rfid电子标签24，第二天若忘带则也会提醒。
本发明基于rfid和摄像头的室内物品追踪定位系统，物品定位功能，主要依托于安放在家中每个房间门口的房内rfid检测机11、系统主机10和摄像头18共同协作完成的。每个房内rfid检测机11配合安装在门框外侧面的人体红外模块17负责检测贴有rfid标签24的物品的进出。由于人体红外检测模块17检测锥面的最大角度为120°，利用他的角度特性，将其安装在门框的外侧面，这样人从房间外走入房间会触发红外模块，而从房间内走出则不会触发，以此来区分物体的进出方向，然后把数据发送给系统主机10，系统主机10用来汇总各个房内rfid检测机11发来的数据并将数据转换成每个标签物品的运动轨迹，同时也接收摄像头18发来的视频数据并存储，使用者可以把家中比较重要的物品或是自己想列入这个系统管理范围内的物品贴上rfid电子标签24。然后在系统主机10的标签读卡器16刷一下新的标签并登记标签信息。登记的作用是把标签上的内容和实物绑定。比如新添加了一个贴在手机上的电子标签，在登记时刷完这个标签后，再在系统中标注这个标签代表的是手机，还可以对登记的这个物体进行拍照，更准确的反应所要登记的物体。于是这个新的电子标签已纳入整个管理系统的监控管理范围了。
当使用者进入a房间并随身携带了一些贴有rfid电子标签24的物品，设置有在a房间门口的房内rfid检测机11就会检测到这些电子标签，并发送给系统主机10信息“xxx、xxx物品进入a房间”，由主机进行记录。当使用者带着某些物品走出房间，又会发送“xxx物品离开a房间”。主机通过汇总并整合各个房间门口的房内rfid检测机11发来的信息从而绘制出各种物品的运动轨迹。物品当因为随手乱放而找不见时，便可在手机26或是在系统主机10上查询物品之前的运动轨迹和对应的记录时间，系统自动调取这段时间内经过路径的摄像头内容提供给使用者。使用者通过查询摄像头记录内容和运动轨迹便可找到物品。
本发明基于rfid和摄像头的室内物品追踪定位系统，家中物品定位功能主要利用rfid电子标签24的轻薄性和rfid技术的非接触识别技术来实现的。使用rfid电子标签24，是因为他轻薄的特点而让他的适应性很好，可以让他贴在很多家中物品上，甚至是一根笔上。让更多家中物品成为家中rfid系统的检测对象，让家中非电子产品在某种程度上连入网络。而使用rfid非接触识别的特点，可以让他不像条形码技术一样检测条件苛刻。人只要携带着贴有电子标签的物品经过识别区就可以进行识别，让检测识别的过程在不经意间完成，非常方便快捷。
在每个房间门口安装的房内rfid检测机11就可以实现出门携带物品检查提示及家居物品定位这两个功能。利用系统主机10和各个检测机构成的联网系统就可以实时交互数据并且计算，功能全面。
本发明基于rfid和摄像头的室内物品追踪定位系统，每一个检测机或是主机都具有wifi无线通讯的功能，这也就允许了整个系统可以连入家庭的wifi网络。通过wifi网络，整个系统可以和手机上或是电脑上安装的手机进行通讯。也就是说用户可以在手机上查询到每一个贴有rfid标签物体的去向，也可以通过手机对第二天的检查队列中添加物品，也可以进行解绑rfid标签等操作，让整个过程变得简单高效。
摄像头18可以监控到家中每一处角落的变化，并存储在系统主机10中。由于大部分时间内，摄像头18所监控到的画面都是房间的景物，静止而没有变化的，再加之本系统中的摄像头18是用来监控物体轨迹的，所以除了由于人带来的变化都可以看作是无意义的变化。所以只有在人进入房间后才会唤醒摄像头18进行监控。利用安装在每个房间门口的房内rfid检测机11来控制摄像头18的工作与休眠。房内rfid检测机11上的人体红外模块17会检测此人是否进入房间，如果有，唤醒本房间摄像头18工作并使主机10存储。如果房内rfid检测机11上的人体红外模块17检测此人离开房间则控制关闭摄像头18。让每个房间的摄像头只在有人进入本房间时工作并传输给系统主机10存储。这样做可大大节省存储空间，增加有用视频的存储量，增加了可记录的时间跨度。