A pesar de tener más de 100 años de antigüedad, la tecnología de radar solo se ha utilizado en la vigilancia comercial durante los últimos 10 años. Después de haber ganado 14 premios de diseño e innovación por su trabajo, hablamos con el equipo de Axis responsable de trasladar el radar a las masas.
(En la imagen de arriba, empezando desde la izquierda; Carl-Axel Alm, Andres Vigren, Elin Sällberg, Aras Papadelis, Niklas Lindman y Nicklas Olofsson).
Fue en 2015. Las cámaras de vigilancia se estaban volviendo más potentes, ofreciendo resoluciones cada vez más altas y avances revolucionarios en materia de compresión. Sin embargo, a pesar de este progreso, la industria se enfrentó a un desafío generalizado. Uno que atormentaba a los clientes de forma indiscriminada: las falsas alarmas.
«En aquel momento, las cámaras no tenían ningún medio fiable para detectar personas y vehículos en la escena», explica Aras Papadelis, ingeniero experto de Axis. «Aves, insectos en las lentes o incluso las fuertes lluvias y el viento provocaban la activación de los sistemas, en ocasiones, cientos de veces al día. Esto suponía un gran problema». Por la noche, teníamos el problema contrario. Las escenas mal iluminadas hacian que simplemente se perdieran objetos o que los diferentes efectos de luz generasen falsas alarmas.
Innovación para superar las falsas alarmas
Un equipo de ingenieros de Axis se encargó de resolver este problema. Al proporcionar información sobre velocidad, distancia y dirección independientemente de las condiciones de iluminación, el radar supuso una solución sólida, aunque no probada. «La idea era que el radar, como tecnología diseñada para detectar y rastrear el movimiento, se activara de una forma más fiable», añade Nicklas Olofsson, director de investigación y desarrollo para cámaras fijas y radar. «Los operadores tendrían muchas menos falsas alarmas que filtrar y la cantidad de almacenamiento necesaria para las grabaciones no revisadas sería significativamente menor».
La industria automotriz allanó el camino
«Pero en aquel momento no existía nada adecuado en el sector de la seguridad», continúa Olofsson. «Hasta ese momento, el radar solo se había utilizado con fines de vigilancia en soluciones militares o de muy alta gama y, por lo tanto, muy caras». Se trataba de sistemas especializados de alta potencia que cubrían superficies de un kilómetro cuadrado y se fabricaban en volúmenes tan bajos que la producción era extremadamente costosa. Además, «no se integraban fácilmente con los sistemas de software de gestión de vídeo (VMS), por lo que calibrarlos para trabajar con cámaras era un proceso extremadamente técnico».
De hecho, fue la industria automotriz la que hizo del radar una opción comercialmente viable. Al mismo tiempo, los coches comenzaron a equiparse con controladores de velocidad y funciones de asistencia al conductor. Utilizaban una forma diferente de radar, construido utilizando matrices de antenas en lugar de los icónicos escáneres mecánicos en los que muchas personas piensan cuando escuchan la palabra radar.
Un equipo de seis ingenieros en una misión
«Éramos un equipo muy pequeño», señala Papadelis. «Solo había tres desarrolladores de firmware: yo, que desarrollaba nuestro algoritmo de seguimiento, un ingeniero electrónico y un ingeniero mecánico. Y ninguno de nosotros había trabajado con radares anteriormente. Pero sabíamos que los miembros del equipo de Productos, Conceptos y Nuevas Ideas (PCNI) y el ingeniero experto sénior Carl-Axel "Cacke" Alm, uno de ellos, habían estado experimentando con estos nuevos radares para automoción». Crearon un prototipo funcional que funcionaba con la plataforma de aplicaciones de la Axis Camera Application Platform (ACAP) para señalizar objetos en movimiento que podrían ser seres humanos o vehículos a los clientes.
El proyecto «Klinger» tomó forma
Dado que estos radares más pequeños se estaban produciendo en masa, el coste de adquisición de las piezas sería, en teoría, significativamente menor. El reto consistía en encontrar un proveedor. «Probamos suerte con uno de los gigantes del automóvil, pero no quisieron vendernos nada. ¡Pero no nos dimos por vencidos! Después de una investigación y negociación concienzudas, encontramos un fabricante alemán de radares con la disposición y capacidad necesarias para suministrarnos los módulos».
Fue el trampolín perfecto para el equipo. «La prueba de concepto inicial del equipo de PCNI y el abastecimiento del módulo de radar realmente pusieron todo en marcha», añade Olofsson. «Así que, para oficializarlo todo, decidimos iniciar un proyecto de producto llamado "Klinger", en honor al Cabo Klinger, que era amigo de Cabo Radar en la serie de televisión M*A*S*H. Sabíamos que sería mucho trabajo duro e improvisación, pero mantuvimos nuestro espíritu pionero y seguimos avanzando».
El primer proyecto piloto: una parcela industrial
«Nuestra referencia inicial de instalación fue una parcela industrial para Byggmax, un proveedor sueco de materiales de construcción», continúa Olofsson. «El director de producto, Andres Vigren, lo había identificado como un candidato muy prometedor y una referencia para futuras instalaciones. Se dio una vuelta por la ciudad y el parque industrial cercano, y observó que había innumerables parcelas casi idénticas, cada una de ellas con múltiples focos y cámaras para disuadir cualquier allanamiento, en las que todas ellas debían enfrentarse a los mismos problemas».
«Fue un punto de partida perfecto y accesible para nosotros», recuerda Papadelis. «Nos permite centrarnos en la vigilancia de áreas, supervisando la distancia entre un edificio y la valla que lo rodea». Sin embargo, trajo consigo una curva de aprendizaje pronunciada, ya que el equipo rápidamente descubrió que el radar llevaba con él su propio conjunto de retos. El primero fue la cobertura. «Los radares de este tipo generan interferencias entre ellos, limitando el número de dispositivos utilizables a solo dos», continúa. «Elin Sällberg, directora de ingeniería de Core Technologies Radar, formó un equipo unos años más tarde centrado en el procesamiento de señales y la comunicación entre dispositivos». Desde entonces, el trabajo de su equipo ha demostrado ser fundamental para avanzar en el número de radares que pueden desplegarse.
Préstamo de perros y visitas a parques zoológicos para crear conjuntos de datos
«Recuerdo una de nuestras primeras pruebas realizadas durante la noche. Al estudiar la grabación, gritamos "Vaya, podemos ver conejos". Un par de minutos más tarde dijimos "¡Nooo! Vemos los conejos", afirma Cacke mientras se ríe. Esto sirvió para resaltar el segundo reto, igual de urgente, de los datos de clasificación. Sin datos que digan a un radar lo que está identificando, los radares activarían casi tantas falsas alarmas como las cámaras a las que esperaban ayudar. Estos datos no existían.
Solo había una cosa. El equipo comenzó a construir sus propios conjuntos de datos grandes y diversos desde cero (que aún se siguen ampliando), con un esfuerzo coordinado en relación con los animales. Obtenían datos de cualquier lugar, desde el préstamo de perros y visitas a parques zoológicos, hasta pedir a compañeros en el extranjero que capturaran datos sobre mapaches.
«Recuerdo ir a un campo situado fuera de Malmö que estaba lleno de conejos durante la noche», explica Papadelis. «Configuré mi equipo de grabación a las 20:00 y regresé a primera hora de la mañana siguiente para recoger el equipo y extraer los datos. En otra ocasión, una empresa eléctrica finlandesa ayudó recopilando datos sobre los conejos que frecuentaban sus centrales eléctricas». Los conjuntos de clasificación como estos permiten a los radares eliminar e ignorar eficazmente las detecciones de interferencias y determinar con precisión si un objeto es una persona o un vehículo con una precisión muy alta.
Seguimiento de un ser humano en movimiento por primera vez
«Tuvimos momentos fantásticos de inspiración absoluta», continúa. «Para mí, fue cuando detectamos y rastreamos un ser humano en movimiento en tiempo real por primera vez. Recuerdo mantener el prototipo del radar fuera de la ventana de mi oficina y ver a una persona visualizada por el radar en mi pantalla. ¡Fue muy gratificante!»
Gracias a estos grandes esfuerzos, el ejercicio fue todo un éxito. Demostró la viabilidad del concepto y ofreció áreas de enfoque claras para el desarrollo.
El desarrollo de los radares de Axis toma forma
Desde el inicio del desarrollo del producto, el desarrollo de los radares de Axis se centró en cinco pilares:
- El equipo aprovechó el desarrollo interno de radares de la producción interna de módulos en lugar de utilizar radares estándar de automoción.
- La plataforma de firmware se basaría en la misma plataforma que para todos los productos de vídeo de Axis con el fin de simplificar los procesos de desarrollo.
- Se daría prioridad a la integración con los sistemas VMS existentes, específicamente a los sistemas Axis Camera Station (ACS), Genetec y Milestone.
- La información del radar se enviaría al VMS como un flujo de video.
- Los dispositivos se alimentarían mediante PoE para facilitar la instalación.
Con todas estas lecciones aprendidas, el equipo se puso a trabajar en la producción de su primera generación de productos disponibles comercialmente. «Desde estos primeros proyectos, quedó claro que el radar a menudo se combinaría con una cámara visual», explica Olofsson.
«Despertó la ambición para crear una aplicación de software que permitiera al radar controlar una cámara PTZ (horizontal-vertical-zoom) que seguiría a los objetos detectados por el radar a medida que se desplazaban por un área amplia», continúa Olofsson, «y luego avanzar hacia la creación de algún tipo de dispositivos de fusión en una sola unidad, con capacidades de vídeo y radar».
Lanzamiento del primer detector con radar
Solo un año después de que se planteara la idea de utilizar el radar, Axis lanzó el D2050-VE Network Radar Detector, su primera solución de radar independiente disponible comercialmente. Estos radares eran entre cinco y treinta veces más asequibles que cualquier otra alternativa del mercado y se integraban fácilmente con los sistemas de vigilancia existentes.
«El lanzamiento del AXIS D2050-VE Network Radar Detector fue un gran momento para el equipo», añade Andres Vigren. «En aquel momento era director de producto y recuerdo lo bien que los clientes y el mercado en general respondieron a su disponibilidad. No solo recibió mucha atención positiva y comentarios sobre su innovación, sino que también recibió premios como el SIA New Product Showcase Award en ISC West en 2018, destacando su impacto e innovación en el sector de la seguridad».
Producción interna para un control mejorado
«También hemos tomado la importante decisión de llevar toda la producción de módulos de radar a nuestra propia empresa», añade Elin Sällberg. «Mi equipo necesitaba un control total de las piezas para desbloquear vías vitales para la investigación y el desarrollo en el procesamiento de señales. Y realmente valió la pena. Gracias a la producción interna, pudimos centrarnos en una amplia cobertura de detección, lo que nos permitió cubrir 180 grados en un solo producto sin ningún tipo de interrupción. Teníamos un control total sobre el diseño y podíamos construir antenas y sistemas de procesamiento de señales optimizados para casos de uso relacionados con la seguridad. Además, y probablemente lo más importante, descubrimos cómo desplegar hasta seis radares en la misma zona sin sufrir problemas de interferencias».
La primera videocámara-radar de fusión del mundo
A lo largo de los años, el uso del radar se multiplicó con el lanzamiento de diferentes generaciones de dispositivos. Gracias al trabajo de Elin y su equipo, fue posible utilizar hasta ocho radares a la vez y los avances en aprendizaje profundo y software permitieron a los clientes aprovechar el radar para todo tipo de casos de uso. El seguimiento PTZ controlado por radar, desarrollado por Leif Persson en el departamento PTZ y el equipo de Podracer, demostró ser un gran éxito y, a pesar de todo esto, la idea de una cámara de fusión dos en uno seguía siendo un objetivo complejo. Y así continuó hasta 2021.
«Ha sido un verdadero reto, presentando una cadena aparentemente infinita de problemas», explica Papadelis. «Pero sabíamos que era un concepto demasiado bueno como para renunciar. Así que, después de mucho trabajo y dedicación por parte del equipo, finalmente creamos un prototipo en funcionamiento que podía ejecutar la fusión en tiempo real en el dispositivo. Tras su puesta en marcha, quedó claro inmediatamente que era un concepto ganador».
Axis lanzó oficialmente la primera videocámara-radar de fusión del mundo, la AXIS Q1656-DLE. El dispositivo no solo ofrece las sinergias de estas dos tecnologías que funcionan en perfecta sincronización, sino que también viene con un modo de tráfico específico para recopilar, visualizar y utilizar la velocidad del vehículo para estadísticas de tráfico.
Reflexiones sobre la evolución de la tecnología de radar
Niklas Lindman, director de producto de radar en Axis hoy en día, reflexiona sobre el viaje realizado hasta este punto. «Si volvemos a la historia de por qué empezamos a desarrollar productos de radar en Axis y luego los incorporamos al sistema de cámaras, puedo sacar dos conclusiones. En primer lugar, muchas de las suposiciones que hicimos hace unos años se consideran hechos a día de hoy. Seguimos nuestros instintos porque podíamos ver el potencial de estas ideas. Combinar estas tecnologías y reunirlas en una única solución parece obvio a la vista, pero el equipo realmente utilizó pensamientos innovadores para hacerla realidad. Y sigue ofreciendo valor hasta el día de hoy. En segundo lugar, que la innovación todavía no ha alcanzado en el lanzamiento inicial del producto. La combinación de diferentes tecnologías puede dar lugar a innumerables ideas novedosas y proporciona la base para algunas de las soluciones más innovadoras de la actualidad. El futuro sigue siendo muy brillante».
A medida que la industria de la vigilancia y la seguridad sigue avanzando hacia soluciones proactivas y preventivas, el detalle y las capacidades que ofrecen tecnologías como la fusión de vídeo-radar serán cada vez más importantes. Pero fue gracias a un equipo cualificado e innovador de Axis, con la firmeza, la determinación y el impulso necesarios para hacer realidad su visión, que ahora tenemos la tecnología de radar en ubicaciones de todo el mundo.
Nicklas Olofsson, Aras Papadelis, Niklas Lindman, Elin Sällberg, Andres Vigren y Carl-Axel «Cacke» Alm contribuyeron a esta historia.
Un agradecimiento especial a todo el equipo del proyecto «Klinger», al PCNI, al equipo de «Podracers» y a Leif Persson.
