東芝は2023年9月26日、99.9％の精度で物体を追跡できるLiDAR技術を開発したと発表した。
LiDARとは、レーザーを照射することで、離れた物体までの距離情報を3D画像として得る技術を指す。近年、工場や都市空間全体を再現する「空間のデジタルツイン」の需要が高まっており、これを可能にする技術としてLiDARが重要視されている。
既存の技術では、LiDARの測定データのみを用いてAI（人工知能）で高精度に物体を認識、追跡することが困難だった。このため、カメラとLiDARを併用する手法が用いられているが、2種類のデータの空間的なずれを完全になくすことが難しく、精度劣化の要因となっていた。
また、雨や霧といった悪天候環境下で精度が劣化したり、設置場所を制限することで死角が生じたりする点も課題となっていた。
同社は今回、LiDARから取得したデータのみで物体を認識、追跡する「2D・3DフュージョンAI」、雨や霧による影響を緩和できる「雨・霧除去アルゴリズム」、設置場所に応じてLiDARの距離と画角を変更できる「計測範囲可変技術」を開発した。
2D・3DフュージョンAIは、LiDARで得た2次元データと3次元データを融合してAIを適用し、学習することで物体の認識、追跡を可能にするものだ。
2D・3DフュージョンAIを用いた車両と歩行者の認識・追跡結果
(上：2次元データ 下：3次元データ)
LiDARの同一の画素から同一のタイミングで2次元データと3次元データを読み込んでいるため、合わせ込みが不要。認識精度の劣化を防ぐ。
カメラを用いずに、照明のない夜間でも車両や人といった物体を98.9％の精度で認識し、99.9％で追跡することに成功した。同社発表によると、世界最高レベルの精度だという。
また、雨・霧除去アルゴリズムでは、アナログデータをデジタルデータに変換するADコンバータを用いて、反射光強度のデジタル値をベースに、雨や霧なのか、計測対象なのかを判別。雨や霧と判断した場合はその波形ごと取り除くことで、計測対象物からの反射光を抽出する。
LiDAR向け雨・霧除去アルゴリズム
さらに、計測範囲可変技術を開発し、画角60度（水平）×34度（垂直）において計測距離120m、画角24度（水平）×12度（垂直）において計測距離350mを達成した。
LiDAR向け計測範囲可変技術
計測距離が延長したことで、長距離計測が求められる道路や線路などのモニタリングや、広角性能が求められる工場や倉庫内のAGV（無人搬送車）の自動運転などにも適用可能となっている。
同社は今後、耐環境性能のさらなる研究開発を進め、ソリッドステート式LiDARの2025年度の実用化を目指す。
