Malgré plus de 100 ans d’ancienneté, la technologie radar n’est utilisée dans la surveillance commerciale que depuis 10 ans. Après avoir remporté 14 prix de design et d’innovation pour son travail, nous avons discuté avec l’équipe d’Axis chargée d’apporter le radar au grand public.
(Sur l’image ci-dessus, de gauche à droite : Carl-Axel Alm, Andres Vigren, Elin Sällberg, Aras Papadelis, Niklas Lindman et Nicklas Olofsson.)
Nous sommes en 2015. Les caméras de surveillance deviennent de plus en plus puissantes, avec des résolutions de plus en plus élevées et des progrès décisifs en matière de compression. Pourtant, malgré ces progrès, l’industrie est confrontée à un défi omniprésent. Un problème qui touche tous les clients sans distinction : les fausses alarmes.
« À l'époque, les caméras ne disposaient d'aucun moyen fiable pour détecter les personnes et les véhicules dans la scène », explique Aras Papadelis, ingénieur expert chez Axis. « Les oiseaux, les insectes sur les lentilles ou même les fortes pluies et le vent entraînaient parfois des centaines de déclenchements par jour. C’était un énorme problème ». La nuit, c’était le problème inverse. Des objets étaient manqués en raison de scènes mal éclairées ou différents effets lumineux difficiles pouvaient provoquer de fausses alarmes.
Innover pour surmonter les fausses alarmes
Une équipe d’ingénieurs d’Axis a été chargée de résoudre ce problème. Fournissant des informations sur la vitesse, la distance et la direction quelles que soient les conditions d'éclairage, le radar constituait une solution solide mais non testée. « L’idée était que le radar, en tant que technologie conçue pour détecter et suivre le mouvement, se déclencherait de manière plus fiable », ajoute Nicklas Olofsson, directeur R&D Caméras et radars fixes. « Les opérateurs auraient beaucoup moins de fausses alarmes à examiner et le volume de stockage nécessaire pour les séquences non visionnées serait considérablement réduit.. »
L’industrie automobile a ouvert la voie
« Mais il n'existait rien de convenable dans le secteur de la sécurité », poursuit M. Olofsson. « Jusque-là, les radars n'étaient utilisés qu'à des fins de surveillance par les militaires ou pour des solutions très haut de gamme et donc très coûteuses. » Il s’agissait de systèmes haute puissance spécialisés, couvrant des surfaces au kilomètre carré et fabriqués en si faibles volumes que la production était extrêmement coûteuse. De plus, « ils ne s’intégraient pas facilement aux systèmes de logiciels de gestion vidéo (VMS) et leur étalonnage pour travailler avec des caméras était donc extrêmement technique. »
C’est en fait l’industrie automobile qui a fait du radar une option commercialement viable. À cette époque, les voitures commencent à être équipées d’un régulateur de vitesse et d’un système d’assistance au conducteur. Ils utilisaient une autre forme de radar, construite à l’aide de réseaux d’antennes au lieu des scanners mécaniques emblématiques auxquels beaucoup de gens pensent lorsqu’ils entendent le mot radar.
Une équipe de six ingénieurs en mission
« Nous étions une très petite équipe », souligne Papadelis. « Il n'y avait que trois développeurs de firmware ; moi qui développais notre algorithme de suivi, un ingénieur en électronique et un ingénieur en mécanique. Et aucun d'entre nous n'avait jamais travaillé avec un radar auparavant. Mais nous savions que des membres de l'équipe Produits, Concepts et Nouvelles idées (PCNI), dont l'ingénieur expert principal Carl-Axel « Cacke » Alm, avaient expérimenté ces nouveaux radars automobiles. » Ils avaient créé un prototype fonctionnel qui fonctionnait avec l'Axis Camera Application Platform (ACAP) pour signaler aux clients les objets mobiles qui pouvaient être des humains ou des véhicules.
Le projet « Klinger » prend forme
Ces radars plus petits étant produits en masse, le coût d'acquisition des pièces détachées devrait être nettement inférieur, en théorie. Le défi consistait à trouver un fournisseur. « Nous avons tenté notre chance avec l’un des géants de l’automobile, mais il ne voulait pas nous vendre. Mais nous n’avons jamais renoncé ! Après quelques recherches et négociations sérieuses, nous avons trouvé un fabricant allemand de radars qui était disposé à nous fournir des modules. »
C’était le tremplin idéal pour l’équipe. « La démonstration initiale du concept par l'équipe PCNI et l'approvisionnement du module radar ont réellement mis les choses en marche », ajoute Olofsson. « Pour officialiser les choses, nous avons donc décidé de lancer un projet de produit appelé « Klinger », en référence au caporal Klinger, ami du caporal Radar dans la série télévisée M*A*S*H. Nous savions qu'il y aurait beaucoup de travail et d'improvisation, mais nous avons gardé un esprit pionnier et sommes allés de l'avant. »
Le premier pilote : un lot industriel
« Notre référence d’installation initiale était un lot industriel pour Byggmax, un fournisseur suédois de matériaux de construction », poursuit M. Olofsson. « Le chef de produit, Andres Vigren, l’avait identifié comme un candidat très prometteur et une référence pour les futures installations. Il a fait un petit tour en voiture dans la ville et dans la zone industrielle voisine et a remarqué un nombre incalculable de terrains presque identiques, tous équipés de projecteurs et de caméras pour dissuader les intrus - et qui auraient tous été confrontés aux mêmes problèmes. »
« C’était un point de départ agréable et accessible pour nous », sonne Papadelis. « Cela nous a permis de nous concentrer sur la surveillance de la zone, en surveillant la distance entre un bâtiment et sa clôture environnante. » Cependant, cela a entraîné une courbe d'apprentissage abrupte, car l'équipe a rapidement constaté que le radar n'était pas sans poser ses propres problèmes. Tout d’abord, la couverture. « Les radars de ce type interfèrent les uns avec les autres, limitant le nombre d’appareils utilisables à seulement deux », poursuit-il. « Quelques années plus tard, Elin Sällberg, Engineering Manager Core Technologies Radar, a créé une équipe axée sur le traitement des signaux et la communication des appareils. » Depuis, le travail de son équipe s’est avéré déterminant pour faire progresser le nombre de radars pouvant être déployés.
Emprunter des chiens et visiter des zoos pour construire des ensembles de données
« Je me souviens de l’un de nos premiers tests effectués pendant la nuit. Lorsque nous avons étudié l’enregistrement, nous nous sommes exclamés : « Wow, nous pouvons voir des lapins ». Quelques minutes plus tard, nous avons dit : « Non ! Nous voyons les lapins », rit Cacke. Cela a mis en évidence le deuxième défi, tout aussi pressant, que représentent les données de classification. Sans les données qui indiquent à un radar ce qu'il identifie, les radars déclencheraient presque autant de fausses alertes que les caméras qu'ils espèrent aider. Ces données n’existaient pas.
Il n'y avait qu’une seule chose à faire. L’équipe s’est lancée dans la construction de ses propres ensembles de données vastes et diversifiés (qui sont encore en cours d’extension à ce jour), avec un effort concerté sur les animaux. Ils se procuraient des données partout où ils le pouvaient, en empruntant des chiens, en visitant des zoos ou en demandant à des collègues à l'étranger de recueillir des données sur des ratons laveurs.
« Je me souviens d'être allé dans un champ à l'extérieur de Malmö où l'on m'a dit qu'il était plein de lapins pendant la nuit. », explique Papadelis. « J’ai configuré mon équipement d’enregistrement à 20 h et je suis revenu tôt le lendemain matin pour récupérer l’équipement et le récolter pour les données. Une autre fois, une compagnie d’électricité finlandaise a aidé en collectant des données sur les lapins qui fréquentaient leurs centrales électriques. » De tels jeux de classification permettent aux radars de supprimer et d’ignorer efficacement les détections perturbatrices et de déterminer avec une très grande précision si un objet est une personne ou un véhicule.
Suivre un mouvement humain pour la première fois
« Nous avons vécu des moments fantastiques, des moments eurêka », poursuit-il. « Pour moi, c’est la première fois que nous avons détecté et suivi un mouvement humain en temps réel. Je me souviens avoir tenu le prototype de radar à l’extérieur de ma fenêtre de bureau et vu une personne visualisée par le radar sur mon écran. C’était tellement gratifiant ! »
Grâce à ces efforts considérables, l'exercice a été couronné de succès. Il a prouvé que le concept était viable et a permis de définir des axes de développement clairs.
Le développement du radar Axis prend forme
Dès le début du développement du produit, le développement des radars Axis s'est concentré sur cinq pierres angulaires :
- L'équipe s'appuierait sur le développement de radars internes pour la production de modules en interne plutôt que d'utiliser des radars automobiles standard.
- La plate-forme du firmware serait basée sur la même plate-forme que celle de tous les produits vidéo Axis afin de simplifier les processus de développement.
- L’intégration avec les systèmes VMS existants serait prioritaire, en particulier les systèmes Axis Camera Station (ACS), Genetec et Milestone.
- Les informations radar seraient envoyées au VMS sous forme de flux vidéo.
- Les appareils seraient alimentés par PoE pour une installation facile.
Forte de ces enseignements, l'équipe s'est attelée à la production de sa première génération de produits commerciaux. « Ces premiers projets ont clairement montré que le radar était souvent associé à une caméra visuelle », explique M. Olofsson.
« Cela a suscité l'ambition de créer une application logicielle permettant au radar de contrôler une caméra PTZ (pan-tilt-zoom) qui suivrait les objets détectés par le radar au fur et à mesure qu'ils se déplacent dans une zone étendue », poursuit M. Olofsson, « puis d'évoluer vers la création d'une sorte de fusion, d'un appareil unique doté à la fois de capacités vidéo et de capacités radar ».
Lancement du tout premier détecteur radar
Un an à peine après avoir lancé l'idée d'utiliser un radar, Axis a lancé le D2050-VE Network Radar Detector, sa première solution radar autonome disponible dans le commerce. Ces radars étaient entre cinq et trente fois plus abordables que toute autre solution disponible sur le marché et s’intégraient facilement aux systèmes de surveillance existants.
« Le lancement de l’AXIS D2050-VE Network Radar Detector a été un énorme moment pour l’équipe », ajoute Andres Vigren. « J’étais chef de produit à l’époque et je me souviens de la façon dont les clients et le marché dans son ensemble ont réagi à sa disponibilité. Non seulement il a suscité beaucoup d'attention positive et de remarques sur son caractère innovant, mais il a également reçu des éloges tels que le prix SIA New Product Showcase à ISC West en 2018, soulignant son impact et son innovation dans l'industrie de la sécurité. »
Production en interne pour un meilleur contrôle
« Nous avons également pris une très grande décision d’amener toute la production de modules radar en interne », ajoute Elin Sällberg. « Mon équipe avait besoin d'un contrôle total sur les pièces pour débloquer des pistes vitales pour la R&D dans le domaine du traitement des signaux. Et cela a porté ses fruits. Grâce à notre production interne, nous avons pu nous concentrer sur une large couverture de détection, ce qui nous a permis de couvrir 180 degrés dans un seul produit sans aucun écart. Nous avions un contrôle total sur la conception et pouvions construire des antennes et des traitements de signaux optimisés pour les cas d'utilisation en matière de sécurité. De plus, et sans doute le plus important, nous avons trouvé comment déployer jusqu’à six radars dans la même zone sans rencontrer de problèmes d’interférence. »
Une première caméra de fusion vidéo-radar au monde
Au fil des années, le radar s’est rapidement propagé avec le lancement de plusieurs nouvelles générations d’appareils. Grâce au travail d’Elin et de son équipe, jusqu’à huit radars ont pu être utilisés simultanément et les avancées en matière de formation approfondie et de logiciel ont permis aux clients de tirer parti du radar pour tous les types de cas d’utilisation. Le suivi PTZ contrôlé par radar, développé par Leif Persson dans le département PTZ et l’équipe Podracer, s’est avéré un énorme succès, et pourtant, l’idée d’une caméra de fusion deux-en-un est restée un objectif évasif. Jusqu’en 2021.
« C’était un véritable défi, qui présentait une chaîne de problèmes apparemment infinie », explique Papadelis. « Mais nous savions que le concept était trop bon pour être abandonné. Ainsi, après beaucoup de travail et de dévouement de la part de l'équipe, nous avons finalement obtenu un prototype fonctionnel qui pouvait faire fonctionner la fusion en direct sur l'appareil. Une fois mis en place, il a été immédiatement clair qu'il s'agissait d'un concept gagnant. »
AXIS a officiellement lancé la première caméra de fusion vidéo-radar au monde, l’AXIS Q1656-DLE. L’appareil offre non seulement les synergies de ces deux technologies fonctionnant en parfaite synchronisation, mais il est également doté d’un mode de trafic dédié pour collecter, visualiser et utiliser la vitesse du véhicule pour les statistiques de trafic.
Réflexions sur l’évolution de la technologie radar
Niklas Lindman, chef de produit pour les radars chez Axis aujourd'hui, revient sur le chemin parcouru. « Si l'on se penche sur les raisons pour lesquelles Axis a commencé à développer des produits radar, puis à les intégrer dans le système de caméras, on peut tirer deux conclusions. Tout d’abord, de nombreuses hypothèses que nous avons formulées il y a quelques années sont considérées comme des faits aujourd’hui. Nous avons suivi nos instincts car nous avons pu déceler le potentiel de ces idées. Combiner ces technologies et les réunir en une seule solution semble évident a posteriori, mais l'équipe a vraiment fait preuve d'une imagination débordante pour en faire une réalité. Et cette technologie continue à apporter de la valeur à ce jour. Deuxièmement, l’innovation n’a pas atteint son point culminant lors du lancement initial du produit. La combinaison de différentes technologies peut donner naissance à d’innombrables nouvelles idées et constitue la base de certaines des solutions les plus innovantes d’aujourd’hui. L’avenir reste très prometteur. »
Alors que le secteur de la surveillance et de la sécurité continue de se tourner vers des solutions proactives et préventives, les détails et les capacités que les technologies telles que la fusion vidéo-radar offrent deviendront de plus en plus importants. Mais c'est grâce à une équipe compétente et innovante d'Axis, qui a fait preuve de courage, de détermination et de volonté pour faire de sa vision une réalité, que la technologie radar est aujourd'hui présente dans le monde entier.
Nicklas Olofsson, Aras Papadelis, Niklas Lindman, Elin Sällberg, Andres Vigren et Carl-Axel « Cacke » Alm ont tous contribué à cette histoire.
Un grand merci à toute l’équipe du projet « Klinger », à PCNI, à l’équipe « Podracers » et à Leif Persson.