Como a Axis revolucionou a vigilância com uma tecnologia de radar premiada

(Na imagem acima, a partir da esquerda; Carl-Axel Alm, Andres Vigren, Elin Sällberg, Aras Papadelis, Niklas Lindman e Nicklas Olofsson.)

Era 2015. As câmaras de vigilância começavam a tornar-se mais potentes, com resoluções cada vez mais elevadas e avanços revolucionários na compressão. No entanto, apesar deste progresso, a indústria enfrentava um desafio generalizado. Um que afetava os clientes de forma indiscriminada: falsos alarmes.  

"Naquela altura, as câmaras não tinham qualquer meio fiável de detetar pessoas e veículos na cena", explica Aras Papadelis, Engenheiro Especialista na Axis. "Aves, insetos nas lentes ou mesmo chuva forte e vento acionavam os sistemas, por vezes, centenas de vezes por dia. Era um enorme problema". À noite, o problema era o oposto. As cenas mal iluminadas significariam que os objetos eram simplesmente perdidos ou diferentes efeitos de luz desafiantes poderiam causar falsos alarmes. 

Inovação para superar os falsos alarmes 

Foi destacada uma equipa de engenheiros da Axis para resolver este problema. Com fornecimento de informações sobre velocidade, distância e direção independentemente das condições de iluminação, o radar representou uma solução forte, mas não testada. "A ideia era que o radar, enquanto tecnologia concebida para detetar e acompanhar o movimento, acionasse o sistema de forma mais fiável", acrescenta Nicklas Olofsson, Diretor de I&D de Câmaras Fixas e Radar. "Os operadores teriam muito menos alarmes falsos para filtrar e a quantidade de armazenamento necessária para imagens não revistas seria significativamente menor."

A indústria automóvel abriu o caminho  

"Mas não existia presentemente nada adequado no setor da segurança", continua Olofsson. "Até ao momento, o radar só tinha sido utilizado para fins de vigilância pelo exército ou por soluções muito sofisticadas e, por isso, muito dispendiosas." Eram sistemas especializados de alta potência, que abrangiam áreas ao quilómetro quadrado e eram fabricados em volumes tão baixos que a produção era extremamente dispendiosa. Além disso, "não se integravam facilmente com sistemas de software de gestão de vídeo (VMS) e, por isso, a calibração dos mesmos para trabalhar com câmaras era extremamente técnica."  

Na verdade, foi a indústria automóvel que tornou o radar numa opção comercialmente viável. Ao mesmo tempo, os automóveis começaram a ser equipados com controlador de velocidade e funcionalidades de assistência ao condutor. Estes utilizavam uma forma diferente de radar, construído com conjuntos de antenas em vez dos icónicos scanners mecânicos em que muitas pessoas pensam quando ouvem a palavra radar.  

Uma equipa de seis engenheiros com uma missão 

"Eramos uma equipa muito pequena", realça Papadelis. "Existiam apenas três programadores de firmware: eu, a desenvolver o nosso algoritmo de acompanhamento, um engenheiro eletrónico e um engenheiro mecânico. E nenhum de nós tinha trabalhado com radares antes. Mas sabíamos que os membros da equipa de Produtos, Conceitos e Novas Ideias (PCNI), da qual fazia parte o Engenheiro Especialista Sénior Carl-Axel 'Cacke' Alm, tinham estado a experimentar estes novos radares automóveis." Tinham criado um protótipo funcional que trabalhava com a Axis Camera Application Platform (ACAP) para sinalizar aos clientes objetos em movimento, que poderiam ser humanos ou veículos.

O projeto "Klinger" assumiu forma 

Como estes radares mais pequenos estavam a ser produzidos em massa, o custo de aquisição de peças seria, em teoria, significativamente inferior. O desafio era encontrar um fornecedor. "Tentámos a nossa sorte com um dos gigantes automóveis, mas eles simplesmente não queriam vender-nos nada. Mas nunca desistimos! Após um intensivo processo de investigação e negociação, encontrámos um fabricante de radares alemão com disponibilidade e capacidade para fornecer-nos módulos." 

Foi o trampolim perfeito para a equipa. "A prova de conceito inicial da equipa PCNI e o fornecimento do módulo de radar colocaram realmente as coisas em movimento", acrescenta Olofsson. "Por isso, para tornar as coisas oficiais, decidimos iniciar um projeto de produto chamado 'Klinger', em homenagem ao Cabo Klinger, que era amigo do Cabo Radar na série de TV M*A*S*H. Sabíamos que iria exigir muito trabalho árduo e improvisação, mas mantivemos um espírito pioneiro e fomos mais longe." 

O primeiro piloto: um lote industrial 

"A nossa referência de instalação inicial foi um lote industrial para a Byggmax, um fornecedor sueco de materiais de construção", continua Olofsson. "O Gestor de Produto, Andres Vigren, identificou-o como um candidato bastante promissor e uma referência para futuras instalações. Fez uma curta viagem pela cidade e pela área industrial nas proximidades e viu inúmeros lotes quase idênticos, cada um a utilizar vários projetores e câmaras para dissuadir os transgressores - todos eles a enfrentarem os mesmos problemas." 

"Foi um ponto de partida agradável e acessível para nós", afirma Papadelis. "Permite-nos focar-nos na vigilância da área, na monitorização da distância entre um edifício e a vedação circundante." No entanto, trazia consigo uma íngreme curva de aprendizagem, uma vez que a equipa rapidamente descobriu que o radar também tinha o seu próprio conjunto de desafios. O primeiro foi a cobertura. "Os radares deste tipo interferem uns com os outros, limitando o número utilizável de dispositivos a apenas dois", continua. "Alguns anos mais tarde, Elin Sällberg, Diretora Técnica de Tecnologias Nucleares para Radar, criou uma equipa focada no processamento de sinais e na comunicação de dispositivos." Desde então, o trabalho da sua equipa provou ser fundamental para aumentar o número de radares que podem ser implementados. 

Empréstimo de cães e visitas a zoológicos para a criação de conjuntos de dados  

"Lembro-me de um dos nossos primeiros testes realizados durante a noite. Ao analisar a gravação, celebrámos "Uau, podemos ver coelhos". Alguns minutos mais tarde, dissemos "Não! Vemos os coelhos", afirma Cacke a rir. Isto realçou o segundo e igualmente premente desafio dos dados de classificação. Sem dados que digam a um radar o que está a identificar, os radares iriam desencadear quase tantos falsos alarmes quanto as câmaras que esperavam ajudar. Estes dados não existiam.  

Só havia uma coisa a fazer. A equipa decidiu criar de origem os seus próprios grandes e diversificados conjuntos de dados (que ainda hoje continuam em expansão), com um esforço concertado em animais. Iriam obter dados a partir de qualquer lugar possível, desde o empréstimo de cães a visitas a jardins zoológicos, até pedir a colegas no estrangeiro para obterem dados em guaxinins. 

"Lembro-me de ir para um campo fora de Malmö, que me disseram estar cheio de coelhos durante a noite", detalha Papadelis. "Configurei o meu equipamento de gravação às 20 horas e regressei no início da manhã seguinte para recolher o equipamento e obter dados. Numa outra ocasião, uma empresa finlandesa de energia elétrica ajudou ao recolher dados sobre coelhos que iriam frequentar as suas centrais elétricas." Estes conjuntos de classificação permitem que os radares removam e ignorem eficientemente as deteções de interferências e determinem com extrema precisão se um objeto é uma pessoa ou um veículo.  

Acompanhar um ser humano em movimento pela primeira vez 

"Tivemos alguns momentos de descoberta fantásticos", continua. "Para mim, foi quando detetámos e acompanhámos um ser humano em movimento, em tempo real, pela primeira vez. Lembro-me de segurar no protótipo do radar no exterior da janela do meu escritório e de ver no meu ecrã uma pessoa visualizada pelo radar. Foi muito gratificante!" 

Graças a estes grandes esforços, o exercício foi um sucesso. Provou a viabilidade do conceito e proporcionou áreas óbvias de foco de desenvolvimento.  

O desenvolvimento do radar da Axis ganha forma 

Desde o desenvolvimento inicial do produto, o desenvolvimento do radar da Axis centrou-se em cinco pilares: 

• A equipa iria aproveitar o desenvolvimento interno de radares da produção interna de módulos em vez de utilizar radares padrão para automóveis.   
• A plataforma de firmware iria basear-se na mesma plataforma que todos os produtos de vídeo da Axis, para simplificar os processos de desenvolvimento. 
• A integração com os sistemas VMS existentes seria uma prioridade, especificamente os sistemas Axis Camera Station (ACS), Genetec e Milestone. 
• As informações do radar seriam enviadas para o VMS como uma transmissão de vídeo.  
• Os dispositivos seriam alimentados por PoE, para facilitar a instalação. 

Com várias lições disponíveis, a equipa começou a trabalhar na produção da sua primeira geração de produtos disponíveis no mercado. "Estes projetos iniciais deixaram bem claro que o radar seria frequentemente combinado com uma câmara visual", explica Olofsson.  

"Despertou a ambição de criar uma aplicação de software que permitisse ao radar controlar uma câmara PTZ (panorâmica-inclinação-zoom) que seguisse os objetos detetados pelo radar à medida que se deslocassem por uma área ampla", continua Olofsson, "e depois avançar para criar, em última análise, algum tipo de dispositivo de fusão, de unidade única, com capacidades de vídeo e radar."   

Lançamento do primeiro detetor radar 

Apenas um ano após a ideia inicial de utilizar radar, a Axis lançou o Detetor de Radar de Rede D2050-VE, a sua primeira solução de radar autónoma disponível no mercado. Estes radares eram entre cinco e trinta vezes mais económicos que quaisquer alternativas no mercado e eram facilmente integrados nos sistemas de vigilância existentes.

"O lançamento do AXIS D2050-VE Network Radar Detector foi um enorme momento para a equipa", acrescenta Andres Vigren. "Na altura, era Gestor de Produto e lembro-me de quão bem os clientes e o mercado em geral responderam à sua disponibilidade. Não só captou muita atenção positiva e observações sobre a sua inovação, como também recebeu prémios como o SIA New Product Showcase Award na ISC West em 2018, destacando o seu impacto e inovação no setor da segurança."

Produção interna para um maior controlo

"Também tomámos uma decisão muito importante de produzir internamente todos os módulos de radar", acrescenta Elin Sällberg. "A minha equipa precisava de um controlo total sobre as peças para desbloquear vias vitais para a I&D no processamento de sinais. E realmente valeu a pena. Com a produção interna, conseguimos focar-nos numa ampla cobertura de deteção, garantindo que conseguíamos cobrir 180 graus num produto sem quaisquer falhas. Tinhamos controlo total sobre o design e conseguimos construir antenas e um processamento de sinais que foram otimizados para casos práticos de segurança. Além disso, e provavelmente o mais importante, descobrimos como implementar até seis radares na mesma zona sem problemas de interferência." 

A primeira câmara do mundo a combinar radar-vídeo 

O radar proliferou rapidamente com o lançamento de várias novas gerações de dispositivos ao longo dos anos. Graças ao trabalho de Elin e da sua equipa, já podiam ser utilizados até oito radares ao mesmo tempo e os avanços na aprendizagem profunda e no software significavam que os clientes podiam aproveitar o radar para todos os tipos de casos práticos. O rastreamento PTZ controlado por radar, desenvolvido por Leif Persson no departamento PTZ e pela equipa Podracer, provou ser um enorme sucesso e, apesar de tudo isto, a ideia de uma câmara de fusão dois em um continuava a ser um objetivo evasivo. Até 2021.  

"Tinha sido um verdadeiro desafio, enfrentando uma cadeia aparentemente infinita de problemas", explica Papadelis. "Mas sabíamos que era um conceito demasiado bom para desistir. Por isso, após muito trabalho árduo e dedicação por parte da equipa, finalmente tivemos um protótipo operacional capaz de executar a fusão ao vivo no dispositivo. Quando ficou operacional, tornou-se imediatamente óbvio que este era um conceito vencedor."  

A Axis tinha lançado oficialmente a primeira câmara de fusão radar-vídeo do mundo, a AXIS Q1656-DLE. O dispositivo não só oferece as sinergias destas duas tecnologias que funcionam em perfeita sincronização, como também inclui um modo de tráfego dedicado para recolher, visualizar e utilizar a velocidade do veículo para estatísticas de trânsito.  

Reflexões sobre a evolução da tecnologia de radar

Niklas Lindman, atual Gestor de Produto para radares na Axis, reflete sobre o caminho percorrido até agora. "Olhando para trás, para o motivo pelo qual começámos a desenvolver produtos de radar na Axis e, mais tarde, os incorporámos no sistema de câmaras, posso tirar duas conclusões. Em primeiro lugar, muitas das suposições que fizemos há alguns anos são consideradas factos hoje em dia. Seguimos os nossos instintos porque conseguimos ver o potencial destas ideias. A combinação destas tecnologias e a união das mesmas numa única solução parece óbvia em retrospetiva, mas a equipa teve uma mentalidade realmente inovadora para a tornar numa realidade. E o seu valor permanece incontestável até hoje. Em segundo lugar, a constatação de que a inovação não atingiu e não atinge o seu pico com o lançamento inicial do produto. A combinação de diferentes tecnologias pode dar origem a inúmeras novas ideias e constitui a base para algumas das soluções mais inovadoras de hoje. O futuro continua a ser extremamente brilhante." 

À medida que a indústria da vigilância e segurança continua a avançar em direção a soluções pró-ativas e preventivas, os detalhes e as capacidades que tecnologias como a fusão vídeo-radar oferecem tornar-se-ão cada vez mais importantes. Mas foi graças a uma equipa qualificada e inovadora na Axis, com a coragem, determinação e motivação para tornar a sua visão numa realidade, que temos a tecnologia de radar a ser usada em locais por todo o mundo.

Nicklas Olofsson, Aras Papadelis, Niklas Lindman, Elin Sällberg, Andres Vigren e Carl-Axel "Cacke" Alm contribuíram para esta história.

Um agradecimento especial para toda a equipa do projeto "Klinger", para a PCNI, para a equipa "Podracers" e para Leif Persson.