富士通、AIを用いて海中生物や構造物の3次元形状データを取得する技術を開発

富士通株式会社は、海洋デジタルツインの研究開発の一環で、AIを活用し、自律型無人潜水機（AUV:Autonomous Underwater Vehicle）を用いて、海中の生物や構造物の3次元形状データを取得する技術を開発した。

この技術は、AIを活用して画像を鮮明化することで、濁った海中でも対象物を識別し形状を計測できる画像鮮明化AI技術と、波や潮流の中でも自律型無人潜水機からの安定計測を可能にするリアルタイム計測技術から構成されている。

画像鮮明化AI技術は、生物や構造物を高分解能で3次元化するために、海中の被写体に最適化した深層学習を行っている。濁り除去と輪郭の復元を実現する2つのAIから成っており、被写体本来の色を復元し、ぼけた輪郭を改善した画像を生成した上で3次元化する。

これにより、3次元化処理・被写体認識の際のエラーを防止し、物体ごとに形状計測することが可能になった。

一方、リアルタイム計測技術は、短周期のレーザ発光と高速走査による高速サンプリング技術を採用しており、海中でリアルタイムに3次元計測する。（トップ画参照）

さらに、3つのレーザ波長の中から、海況によって計測に適した波長を選択できる水中LiDARを導入。これにより、移動している自律型無人潜水機から3次元計測ができるだけでなく、物体の動きを追従する技術を開発することにより、動いている物体の計測も可能になることが期待される。

これらの技術により、カーボンニュートラルや生物多様性の保全に向けた海洋調査で、対象となる生物や構造物の状況を可視化し、体積などを推定することが可能となった。

なお富士通は、これらの技術に関して、国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所 海上技術安全研究所と共同で開発している海中調査システム「AUV-ASV連結システム」に、カメラやリアルタイムに3次元計測を行うLiDARなどを一体化した水中フュージョンセンサを搭載し、海中データをリアルタイムに自動で取得する実証実験を沖縄県石垣島近海にて実施した。

その結果、海中に設置された配管などやサンゴ礁のセンチメートルオーダの高解像度3次元形状データを、リアルタイムに取得することに成功したのだという。

実証実験の詳細な結果については、2024年3月27日から30日まで開催される2024年度公益社団法人日本水産学会春季大会で発表される予定だ。

今後は、様々な環境においても安定的にデータ取得が可能な技術開発を進めるとともに、ブルーカーボンの吸収量の多い海藻から洋上風力発電設備の点検まで測定対象を拡大し、ユースケースを蓄積するとしている。

また、計測した3次元形状データを基に、生物学や環境学などの知見を取り入れたシミュレーションを行う、海洋デジタルツインの開発を進める計画だ。カーボンニュートラルに向けた施策に取り組む企業や自治体・団体とのパートナーシップを構築し、海洋デジタルツインを用いた施策立案支援を目指すとしている。

IoTNEWS編集部

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