富士通は2024年3月26日、AIを活用して海中の生物や構造物の解像度が高い3次元形状データを取得する技術を開発したと発表した。海洋の状態をデジタル空間に高精度に再現し、海洋を構成する環境の変化や海洋を活用した施策の効果などのシミュレーションによる予測を可能にする海洋デジタルツインの研究開発の一環。
SXを実現する海洋デジタルツインの構想
海洋生態系の保全や二酸化炭素吸収量の把握を行うためには、分解能が数cm程度の高分解能3次元形状データを取得し、海中の生物の識別と体積推定を行う必要がある。しかし、音響ソナーのような従来の技術では、ビーム幅の限界などの問題のため、分解能が10cm程度の粗いデータになることが課題だった。
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（AUV：Autonomous Underwater Vehicle）から安定して計測ができるリアルタイム計測技術からなる。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において、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になったとしている。
画像鮮明化AI技術は、濁り除去と輪郭の復元を実現する2つのAIからなり、海中で撮影した画像から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という。
画像鮮明化AI技術によるサンゴ礁の精密な3次元形状データ化
リアルタイム計測技術は、短周期のレーザー発光と高速走査による高速サンプリング技術と、海中の状況に応じて計測に適した波長を選択できる水中LiDARにより、移動しているAUVからの3次元計測を可能にしたもの。今後、物体の動きを追従する技術を開発することで、動いている物体の計測も可能になることが期待されるとしている。
水中LiDARによる3次元計測結果
同技術の効果を確認するため、富士通は海上技術安全研究所とともに、同研究所が開発しているAUV-ASV（自律型無人水上機：Autonomous Surface Vehicle）連結システムに、カメラやLiDARなどを一体化した水中フュージョンセンサーを搭載し、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行った。
AUV-ASV連結システムとデータ取得風景
実験は2024年1月に沖縄県の石垣島近海で行われ、海中に設置された配管などやサンゴ礁のセンチ単位の高解像度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という。なお、AUV-ASV連結システムとは、海中でAUVが撮影した画像を有線で海上のASVに送り、ASVからWi-Fiで船舶に送信する海中調査システム。
