Axis가 수상 경력에 빛나는 레이더 기술로 감시 기술을 혁신한 방법

(이미지의 왼쪽부터: Carl-Axel Alm, Andres Vigren, Elin Sällberg, Aras Papadelis, Niklas Lindman 및 Nicklas Olofsson.)

그때는 2015년이었습니다. 감시 카메라가 점점 더 강력해지며, 점점 더 높은 해상도와 획기적인 압축이 발전되었습니다. 그러나 이러한 발전에도 불구하고 업계는 광범위한 도전에 직면했습니다. 고객에게 무차별적으로 불편을 주던 문제 중 하나가 바로 허위 경보였습니다.  

Axis의 전문가 엔지니어인 Aras Papadelis는 "당시 카메라는 장면에서 사람과 차량을 감지할 수 있는 신뢰도 높은 수단이 없었습니다."라고 설명합니다. "새, 렌즈 위의 곤충, 심지어 강우와 바람도 하루에 수백 번씩 시스템에서 트리거를 일으켰습니다. 이는 큰 문제였습니다. 밤에는 반대의 문제가 생겼죠. 장면의 조명이 좋지 않으면 물체를 놓치거나 여러 부족한 조명 효과가 잘못된 알람을 유발할 수 있습니다. 

허위 경보를 극복하기 위한 혁신 

이 문제를 Axis의 엔지니어 팀이 해결했습니다. 조명 조건에 관계없이 속도, 거리 및 방향에 대한 정보를 제공하는 레이더는 강력하지만 검증되지 않은 솔루션이었습니다. Fixed Cameras & Radar의 R&D 디렉터인 Nicklas Olofsson은 "모션을 감지하고 추적하도록 설계된 기술인 레이더는 더 신뢰도 높게 트리거 할 것이라는 생각에서 시작되었습니다."라고 덧붙였습니다. "작업자가 검토해야 할 허위 알람 수가 훨씬 줄어들고 검토되지 않은 영상에 필요한 스토리지 양 또한 크게 적어질 것입니다."

자동차 산업, 새로운 길을 열다  

"그러나 당시 보안 업계에는 적합한 레이더가 없었습니다."라고 Olofsson은 이어서 말합니다. "이때까지 레이더는 군사 또는 매우 고급 감시 용도로만 사용되었기 때문에 매우 비싼 솔루션이었습니다." 이들은 특수 고출력 시스템으로, 평방 킬로미터의 면적을 커버하지만 극소량만 제조되기에 생산 비용이 매우 많이 들었습니다. 또한 "비디오 관리 소프트웨어(VMS) 시스템과 쉽게 통합되지 않아 카메라와 함께 작동하도록 보정하는 것이 매우 어려운 기술을 요했습니다."  

실제로 레이더를 상업적인 옵션으로 만든 것은 자동차 산업이었습니다. 이와 동시에 차량에 크루즈 컨트롤과 운전자 보조 기능이 장착되기 시작했습니다. 이들은 사람들이 레이더라는 단어를 들었을 때 떠올리는 기계식 스캐너가 아닌 안테나 어레이를 사용하여 제작한 다른 형태의 레이더를 사용했습니다.  

임무를 수행하는 6명의 엔지니어 팀 

"우리는 소규모 팀이었습니다."라고 Papadelis는 설명합니다. "추적 알고리즘을 개발하는 펌웨어 개발자 세 명, 전자 엔지니어 한 명, 기계 엔지니어 한 명만 있었죠. 우리 중 누구도 레이더를 사용해 본 적이 없었습니다. 하지만 제품, 개념 및 새로운 아이디어(PCNI) 팀원들과 그들의 선임 전문가 엔지니어 Carl-Axel 'Cacke' Alm이 이 새로운 자동차 레이더를 실험 중이라는 것을 알게 됐습니다." 이들은 Axis Camera Application Platform(ACAP)으로 작업하여 사람 또는 차량일 가능성이 있는 움직이는 객체를 클라이언트에 표시하는 기능 프로토타입을 만들었습니다.

"Klinger" 프로젝트의 시작 

이러한 소형 레이더가 대량 생산되면 이론적으로는 부품 조달 비용이 크게 낮아질 것입니다. 문제는 공급업체를 찾는 것이었습니다. "우리는 자동차 대기업 중 한 곳에 연락해 보았지만 저희에게 판매하고 싶어 하지 않았습니다. 하지만 우리는 절대 포기하지 않았습니다! 철저히 조사하고 협상을 거친 후 우리에게 모듈을 공급할 수 있는 독일 레이더 제조업체를 찾았습니다." 

팀이 도약할 수 있는 완벽한 발판이 마련된 것입니다. "PCNI 팀의 초기 개념 증명과 레이더 모듈 소싱이 일을 진행시켰습니다."라고 Olofsson은 덧붙였습니다. "그래서 공식적으로 'Klinger'라는 제품 프로젝트를 시작하기로 결정했는데, TV 시리즈 M*A*S*H의 Corporal Radar와 친구였던 Corporal Klinger의 이름에서 따온 것이죠. 많은 노력과 임기응변이 필요할 것이라 예상되었지만, 선구적인 정신을 갖고 계속 나아가기로 했습니다." 

첫 번째 파일럿: 산업부지 

Olofsson은 "초기 설치 참고 대상은 스웨덴 건축 자재 공급업체인 Byggmax의 산업부지였습니다."라고 이어서 설명했습니다. "프로덕트 매니저인 Andres Vigren은 이 부지가 향후 설치 환경에 대한 유망한 후보이자 기준이 될 것이라고 했습니다. 그는 도시와 인근 산업 지대를 짧게 돌아보았는데 수많은 부지가 거의 동일하다는 것을 발견했습니다. 각 부지는 여러 개의 투광등과 카메라를 사용하여 무단 침입을 막고 있었는데, 이들 부지 모두 같은 문제를 겪고 있을 것입니다." 

Papadelis는 "접근하기 좋은 출발점이었습니다."라고 말합니다. "덕분에 구역 감시, 건물과 주변 울타리 사이의 거리 감시에 집중할 수 있었습니다." 그러나 얼마 지나지 않아 가파른 학습 곡선을 이루었는데, 팀이 레이더에 자체적인 도전 과제가 없지 않다는 것을 빠르게 깨달았기 때문입니다. 첫 번째는 커버리지였습니다. "이러한 유형의 레이더는 서로 간섭하기 때문에 사용 가능한 장치 수를 두 대로 제한합니다."라고 그가 이어서 설명합니다. "Core Technologies Radar의 엔지니어링 매니저 Elin Sällberg는 몇 년 후 신호 처리 및 장치 통신을 중점적으로 다루는 팀을 설립했습니다." 그 이후로 이 팀의 작업은 설치 가능한 레이더 수를 늘리는 데 중요한 역할을 했습니다. 

데이터 세트 구축을 위한 강아지 대여 및 동물원 방문  

"저는 밤새 실시했던 첫 번째 테스트 중 하나를 기억합니다. 녹화하면서 "와, 토끼를 볼 수 있어요."라고 신이 났었죠. 그리고 몇 분 후에 우리는 "아니요! 토끼가 보여요."라고 했다며 Cacke가 웃습니다. 이는 분류 데이터라는 두 번째로 어려운 과제를 보여줍니다. 레이더가 무엇을 식별하고 있는지 알려주는 데이터가 없다면, 레이더 또한 도움을 주려고 했던 카메라만큼 많은 허위 알람을 트리거할 것입니다. 이전에는 이러한 데이터가 존재하지 않았습니다.  

이를 해결하기 위해서는 한 가지 방법밖에 없습니다. 팀은 동물을 대상으로 대규모의 다양한 자체 데이터 세트를 아예 처음부터 구축하기로 결정했습니다(현재까지 확장 중임). 강아지 대여 및 동물원 방문에서부터 해외 동료에게 라쿤에 대한 데이터 수집을 요청하는 것에 이르기까지 가능한 모든 곳에서 데이터를 수집했습니다. 

Papadelis는 "밤에 토끼가 가득하다는 말을 듣고 말뫼 바깥의 들판으로 이동 중이었어요."라고 설명합니다. "저는 오후 8시에 녹화 장비를 설치한 후 다음날 아침 일찍 장비를 철수하고 데이터를 수집하기 위해 돌아왔습니다. 핀란드 전력 회사가 발전소에 자주 등장하는 토끼에 대한 데이터를 수집하여 도움을 주기도 했습니다." 이러한 분류 세트를 사용하면 레이더가 골치거리가 되는 감지를 효과적으로 제거 및 무시하고 물체가 사람인지 차량인지 매우 정확하게 판단할 수 있습니다.  

처음으로 사람의 움직임 추적 

우리에게는 몇 번의 환상적인 유레카 순간이 있었습니다."라고 그가 이어서 설명합니다. "저에게는 사람의 움직임을 실시간으로 감지하고 추적해 본 것이 처음이었죠. 사무실 창문 밖에서 레이더 프로토타입을 들고 스크린에 레이더로 시각화된 사람을 본 날을 기억합니다. 정말 보람찼었죠!" 

이러한 엄청난 노력 덕분에 이 연습은 성공적이었습니다. 개념의 실현 가능성을 입증하고 집중해야 하는 개발 영역이 무엇인지 분명히 알려주었습니다.  

형태를 갖추어 가는 Axis 레이더 개발 

초기 제품 개발부터 Axis 레이더 개발은 다음과 같은 다섯 가지 초석에 바탕을 두었습니다. 

• 표준 자동차 레이더를 사용하기보다는 자체 모듈 생산의 자체 레이더 개발을 활용할 것.   
• 개발 프로세스를 단순화하기 위해 펌웨어 플랫폼은 모든 Axis 비디오 제품과 동일한 플랫폼에 기반할 것. 
• 기존 VMS 시스템, 특히 Axis Camera Station(ACS), Genetec 및 Milestone 시스템과의 통합을 우선순위로 할 것. 
• 레이더 정보는 비디오 스트림 형태로 VMS로 전송할 것.  
• 손쉬운 설치를 위해 PoE를 통해 장치 전원을 공급할 것. 

여러 가지 교훈을 얻은 팀은 이제 상업적으로 이용 가능한 1세대 제품을 생산하는 데 집중했습니다. "이 초기 프로젝트에서는 레이더가 종종 비주얼 카메라와 페어링되는 것을 분명히 알 수 있었습니다."라고 Olofsson은 설명합니다.  

Olofsson은 "이로 인해 레이더가 감지한 물체가 넓은 영역을 이동할 때 이를 따라가는 팬 틸트 줌(PTZ) 카메라를 제어할 수 있는 소프트웨어 애플리케이션을 만들고 싶다는 야망이 생겼습니다."라며 "궁극적으로 비디오와 레이더 기능을 모두 갖춘 일종의 융합 단일 장치를 만드는 방향으로 나아가고 있습니다."라고 덧붙였습니다.   

최초의 레이더 감지기 출시 

레이더 사용에 대한 아이디어를 제시한 지 불과 1년 만에 Axis는 최초의 상업용 단독형 레이더 솔루션인 D2050-VE Network Radar Detector를 출시했습니다. 이러한 레이더는 시장의 다른 대안보다 5배에서 30배 더 저렴했으며 기존 감시 시스템과 쉽게 통합되었습니다.

AXIS D2050-VE Network Radar Detector 출시는 팀에게 엄청난 순간이었습니다"라고 Andres Vigren은 덧붙였습니다. "저는 그 당시 제품 관리자였는데, 고객 및 시장 전체가 이 제품에 얼마나 잘 반응했는지 기억합니다. 혁신성에 대한 긍정적인 관심과 주목을 많이 받았을 뿐만 아니라 2018년 ISC West에서 SIA 신제품 쇼케이스 어워드와 같은 상을 수상하여 보안 업계에 미치는 영향력과 혁신을 부각했습니다."

향상된 제어를 위한 자체 생산

"우리는 또한 모든 레이더 모듈을 자체적으로 생산하기로 했습니다." Elin Sällberg가 덧붙여 설명했습니다. "R&D에서 신호 처리를 위한 중요한 경로를 알려면 저희 팀이 부품을 완벽하게 제어해야 했습니다. 그리고 정말로 효과가 있었습니다. 사내 생산을 통해 폭넓은 감지 범위에 집중할 수 있었으며, 조금의 틈도 없이 하나의 제품으로 180도를 커버할 수 있었습니다. 우리는 설계를 완벽하게 제어할 수 있었고 보안 사용 사례에 최적화된 안테나와 신호 처리를 구축할 수 있었습니다. 무엇보다도 가장 중요한 것은 간섭 문제를 일으키지 않고 동일한 구역에 최대 6개의 레이더를 설치하는 방법을 알아냈다는 것입니다." 

세계 최초의 융합 레이더-비디오 카메라 

레이더는 지난 몇 년간 여러 차세대 장치 출시와 함께 빠르게 확산되었습니다. Elin과 팀의 노력 덕분에 최대 8대의 레이더를 한 번에 사용할 수 있었고, 딥 러닝 및 소프트웨어의 발전으로 고객들은 모든 종류의 사용 사례에 레이더를 활용할 수 있게 되었습니다. PTZ 부서의 Leif Persson과 Podracer 팀이 개발한 레이더 제어 PTZ 트래킹은 엄청난 성공을 거두었습니다. 하지만 이러한 수많은 성공에도 불구하고 투인원(two-in-one) 융합 카메라의 아이디어는 실현 불가능한 목표인 것 같았습니다. 낙담은 2021년까지 이어졌습니다.  

Papadelis는 다음과 같이 설명합니다. "실제로 도전이었고, 끝이 없는 문제로 보였습니다. "그러나 포기하기에는 너무 좋은 개념이라는 것을 알고 있었습니다. 그래서 팀이 수많은 노력과 헌신한 끝에 마침내 장치 상에서 레이더와 비디오의 융합을 실시간으로 실행할 수 있는 작동 프로토타입을 만들었습니다. 작동을 해보자마자 바로 이것이 승리의 개념이라는 것을 알 수 있었습니다."  

Axis는 세계 최초의 융합 레이더-비디오 카메라인 AXIS Q1656-DLE를 공식 출시했습니다. 이 장치는 두 기술이 완벽하게 동기화된 시너지를 낼 뿐만 아니라 교통 통계를 위해 차량 속도를 수집, 시각화, 사용하는 전용 트래픽 모드까지 제공합니다.  

레이더 기술의 발전에 대한 회고

Axis의 레이더 제품 관리자인 Niklas Lindman이 현시점까지의 여정을 되돌아봅니다. "Axis에서 레이더 제품을 개발하고 나중에 카메라 시스템에 통합하기 시작한 이유의 역사를 뒤돌아보면, 두 가지 결론을 내릴 수 있습니다. 첫째, 몇 년 전 우리가 내렸던 수많은 가정은 현재 사실로 밝혀졌습니다. 우리는 이러한 아이디어에서 잠재력을 보았기 때문에 본능을 따랐습니다. 이와 같은 기술을 결합하여 단일 솔루션으로 통합하는 건 쉬워 보일 수 있지만, 팀은 이를 현실화하기 위해 틀에서 벗어난 사고를 해야만 했습니다. 그 노력은 오늘날까지도 절대적인 가치를 발하고 있습니다. 둘째, 혁신은 초기 제품 출시 시점에 최고치를 달성하지 않았다는 것입니다. 다양한 기술을 결합하면 수많은 새로운 아이디어가 생길 수 있으며, 이는 오늘날 가장 혁신적인 솔루션의 토대가 됩니다. 미래가 여전히 매우 밝게 보입니다." 

감시 및 보안 산업이 선제적이고 예방적인 솔루션을 향해 계속 움직임에 따라, 비디오 레이더 융합과 같은 기술이 제공하는 디테일과 기능은 점점 더 중요해질 것입니다. 하지만 전 세계 곳곳에서 레이더 기술을 사용할 수 있는 것은 끈기와 결단력 그리고 비전을 현실로 만들겠다는 열정을 가진 Axis의 숙련되고 혁신적인 팀 덕분입니다.

Nicklas Olofsson, Aras Papadelis, Niklas Lindman, Elin Sällberg, Andres Vigren, Carl-Axel "Cacke" Alm 모두가 이 이야기를 만든 사람들입니다.

"Klinger" 프로젝트 팀, PCNI, "Podracers" 팀, Leif Persson에게 특별한 감사 인사를 전합니다.