東芝,精度99.9%で物体を追跡するLiDAR技術を開発

東芝は,自動運転や社会インフラ監視に不可欠な目の役割を担う距離計測技術LiDARにおいて,車両や人といった物体を,世界最高精度の99.9%で追跡する技術を開発した(ニュースリリース)。

工場や都市空間全体を再現する「空間のデジタルツイン」のニーズが高まっている。同社はこれまで主に,LiDARの自動運転やインフラ監視での活用を想定し,計測距離伸長や小型化に取り組んできたが,従来はLiDARの測定データのみを用いてAIで物体を高精度に認識し,それを追跡することは困難だった。

そこで同社は,LiDARのみで,2次元データ(輝度)と3次元データを取得できることに着目し,LiDARで得た2次元データと3次元データを融合(フュージョン)してAIを適用・学習することで物体を認識・追跡できる「2D・3DフュージョンAI」を開発した 。

2次元データと3次元データは,LiDARの同一の画素から同一のタイミングで読み込まれたデータのため,合わせ込みが不要。このAI技術により,カメラを用いず,照明のない夜間でも,車両や人といった物体を世界最高精度の98.9%で認識し,99.9%で追跡することに成功した。

また,反射光強度のデジタル値を基に,水などの散乱粒子による反射光の特徴量から,雨・霧なのか,計測対象なのかを判別し,雨・霧と判断したらその波形ごと取り除くことで,雨・霧に埋もれてしまった脆弱な反射光を含めて計測対象物からの反射光を抽出するアルゴリズムを開発した。

このアルゴリズムを適用したLiDARを用いて,実環境を模擬した実験設備で検知可能距離を計測したところ,80mm/hの猛烈な雨環境においては20mから40m,視程40mの霧環境においては17mから35mと,従来の2倍以上に向上することを確認した。

さらに,設置場所に応じて,LiDARの距離と画角によって決まる計測範囲を自在に変更することを可能にした「計測範囲可変技術」を開発した。

同社は昨年,71cm3まで小型化した投光器を2台用いることで,アイセーフの基準を満たしつつ,計測距離を1.5倍にし,広角性能の向上を実現するLiDAR技術を発表したが,今回,この投光器の台数と受光レンズの構成を変更し,計測距離のさらなる伸長および6倍の広画角化に成功した。

画角60度(水平H)×34度(垂直V)において世界トップクラスである120mの計測距離と画角24度(水平H)×12度(垂直V)において世界最長計測距離である350mを達成した。

同社は,LiDARを用いた空間のデジタルツインの構築に大きく貢献する技術だとしている。

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