Arm hält Maus vor zwei Monitoren

Azena: Entwicklung eines IoT- Ökosystems für Sicherheitskameras

logo von azenaSicherheitskameras gehören auf Flughäfen, Bahnhöfen, öffentlichen Plätzen sowie in großen Bürogebäuden quasi zur Standardausstattung. Meist laufen Dutzende oder sogar Hunderte einzelner Kameras in einem System zusammen, das zentral verwaltet wird.

Bevor sich ein Unternehmen für ein System entscheidet, muss es daher gut abwägen, ob das Kamera- und oftmals auch damit verbundene Software-Angebot den Ansprüchen entspricht, denn ein Wechsel geht häufig mit großem Aufwand einher.

Das Startup Azena (Security & Safety Things GmbH) hat zusammen mit inovex eine Lösung entwickelt, die das Internet of Things (IoT) nutzt, um Kameratypen verschiedener Hersteller und Systeme verbinden zu können und auf ihnen mittels Apps moderne Features zu installieren. Die Kameras übernehmen dabei selbstständig Aufgaben, die weit über die Bewegungsaktivierung oder das Zählen von Menschen hinausgehen.

Für die Distribution der verschiedenen Anwendungen hat Azena ein App-Ökosystem entworfen. Damit können Unternehmen die Kamerafunktionen auch im Nachhinein auf neue Situationen anpassen und die Videostreams schon von der Kamera bearbeiten lassen, um zum Beispiel Personen zu anonymisieren, noch bevor der Stream die Kamera verlässt.

Anwendung von intelligenten Kamerasystemen

Moderne Kamerasysteme können bereits viele Aufgaben selbstständig übernehmen, die früher viel Zeit und Aufwand gekostet haben. Der Ansatz eines offenen App-Ökosystems von Azena sorgt jedoch für einen Innovationsschub. Kamerahersteller haben dadurch die Möglichkeit, Kameras mit einer breiten Auswahl von Funktionen zu bieten, und Endkunden haben eine größere Auswahl von intelligenten Kamera-Features – wie z. B. die Analyse von Besucher:innenströmen, Rückverfolgung von verlorenen Gegenständen oder Überwachung von Industriemaschinen.

Gleichzeitig bietet ein offenes Ökosystem die Möglichkeit, geräteunabhängige Kameranetzwerke aufzubauen, die sich optimal an die vorherrschenden Situationen anpassen lassen und dabei hohen Datenschutz bieten. Durch eine Datenverarbeitung und -analyse direkt auf dem Gerät (on the Edge) kann Missbrauch effektiv eingeschränkt werden.

Komponenten von Azena Kamerasystem

Konstante Performance für höchste Ansprüche

Um die Kameras mit einem performanten App-Ökosystem ausstatten zu können, hat sich Azena für Android als zugrundeliegendes Betriebssystem entschieden.

Die größte Fragestellung, die die Prototypenphase bestimmt hat, war jedoch: Wie lässt sich eine Videokamera mit Android ausrüsten, die gleichzeitig die Performance liefert und die höchsten Qualitätsansprüche von Unternehmen erfüllt?

Schließlich sollte das System unter optimalen Bedingungen einen kontinuierlichen 4K-Videostream mit mindestens 30 fps liefern und so effizient und sicher sein, dass es ohne auch nur eine Unterbrechung oder Framedrops die Videoübertragung garantieren kann.

In einem Prototypen für die Videopipeline konnte schließlich bewiesen werden, dass diese Anforderungen auch unter Android zu erfüllen sind. Da Android eigentlich nicht für einen so speziellen Use Case ausgelegt ist, hat inovex mehr grundsätzliche Entwicklungsarbeit geleistet. Neben einer sehr effizienten Programmierung in C++ gehörten auch effektives Buffer Handling und das Einbeziehen von Hardware-Funktionen wie Encodern und GPUs dazu.

Um das Videosignal von der Kamera auch für die Apps verfügbar zu machen, verarbeitet eine von inovex geschriebene Render Engine, die auf OpenGL basiert, die eingehenden Frames und macht sie anschließend den Apps über eine API-Schnittstelle verfügbar. Durch sie lassen sich im Vorfeld schon Einstellungen des Videosignals vornehmen, wie z. B. das Hinzufügen einer Timestamp oder Privacy Mask, um Informationen zu anonymisieren.

Android als Betriebssystem

Um es Entwickler:innen von Drittanbieter-Apps zu erleichtern, die entsprechenden Programme auf Android-Basis für das Azena-Ökosystem zu entwickeln, hat inovex sowohl ein Android SDK Addon entwickelt als auch Helper Libraries aufgebaut. Zudem verfügen die mit dem System ausgerüsteten Kameras über einen Webserver, für den inovex das Client-Server-Framework Netty in das Azena-OS integriert hat. Er dient nicht nur als Konfigurationsfrontend für die Kamera, sondern stellt auch 3rd-Party Apps eine Möglichkeit bereit, ihr eigenes Frontend anzeigen zu können. Diese Frontends sowie die Videostreams sind über eine zentrale Authentifizierung gesichert. Darüber hinaus können über das User Management der Kamera den Nutzern feingranulare Nutzungsrechte zugeteilt werden.

Um die Applikationen im Azena-Ökosystem sicher zur Verfügung zu stellen, hat inovex eine Zertifikatsverwaltung entwickelt. Das System kann X509-Zertifikate direkt im gesicherten Android KeyStore mit zugehörigen Keys erstellen, externe Zertifikate und zugehörige Keys importieren sowie Certificate Signing Requests (CSR) zu den vorhandenen Zertifikaten erstellen. Extern signierte Zertifikate können wieder importiert und verwendet werden. Durch den Einsatz von Server Name Indication lässt sich zudem bestimmen, welche Zertifikate für den Webserver beziehungsweise für verschiedene Domains genutzt werden soll.

Als Betriebssystem bringt Android den Vorteil, dass Apps isoliert vom restlichen System ausgeführt werden und bei Ausfall nicht zu einen kompletten Systemausfall führen. Gleichzeitig erleichtert es die Implementierung auf verschiedener Hardware und unterschiedlichen Chip-Sätzen. Dadurch können Unternehmen auf Kamerasysteme mehrerer Hersteller zurückgreifen und sie individuell ihren Nutzungsbedürfnissen anpassen.

Oberfläche von Azena App-Ökosystem
Oberfläche von Azena Dashboard

Das IoT-Ökosystem von Azena

Mit dem so entstandenen IoT-Ökosystem für Kameras ist eine Lösung entstanden, die mit ihrem offenen Betriebssystem eine Plattform für die Community-getriebene Entwicklung neuer Features für Sicherheitskameras bietet. Über den App-Store können die fertiggestellten Apps beliebig kombiniert und auf das jeweilige Einsatzszenario flexibel angepasst werden. Mittlerweile stehen über 100 Applikationen bereit.

Für Unternehmen verbindet das neue Ökosystem damit gleich mehrere Vorteile: Durch die dezentrale Anbindung an eine Cloud-Umgebung und starke Rechenleistung der Edge-Geräte ist eine direkte Analyse auf den Geräten möglich. Über die zunehmend bessere und günstigere Anbindung an das Internet sinken bei stärkerer Leistung gleichzeitig die Kosten des Systems. Updates und Erweiterungen sind over the air möglich. Aufwändige Wartungsarbeiten werden minimiert. Durch die Einbindung von KI- und Machine-Learning-Algorithmen erweitert sich das Anwendungsspektrum und ermöglicht völlig neue Einsatzszenarien.

Von der ersten Skizze bis zum fertigen Produkt

inovex hat die Azena-Plattform von der ersten Idee über die Erforschung durch Prototypen bis hin zum fertigen Produkt begleitet. Über mehrere Jahre ist so aus einer Vision ein Unternehmen entstanden, das heute weltweit mehr als 150 Mitarbeiter:innen umfasst.

Während der gemeinsamen Arbeit ist bei Azena auch eine Entwicklungsabteilung entstanden, die seitdem kontinuierlich von inovex-Expert:innen angeleitet und ausgebildet wurde, um mit Abschluss des Projekts autonom die Plattform weiterzuentwickeln und zu gestalten.

In einem Zeitraum von über vier Jahren hat Azena zusammen mit inovex und weiteren Partnern ein Ökosystem entwickelt, das Unternehmen und Kameraherstellern gleichermaßen eine Basis für ihre zukünftigen Use Cases bietet.

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Dominik Helleberg

Head of Mobile Development and Smart Devices