客观日本

东京大学新技术,利用扫描仪和AI调查珊瑚分布

2020年09月25日 海洋宇宙

东京大学的水野胜纪助教等人组成的联合研究团队,开发出了能有效调查自然界中的珊瑚栖息分布情况的技术。可利用由市售相机等组成扫描仪,利用人工智能(AI)技术,根据拍摄的视频自动绘制珊瑚的栖息分布图等。作业效率较以往的人工方法大幅提高,对于定期调查珊瑚的栖息区域,掌握环境变化,采取保护对策等都有很大帮助。

8月份在毛里求斯近海发生的日本货船触礁事故造成的重油泄露,对珊瑚的影响等令人担忧。日本2016年夏季还发生了海水温度上升导致冲绳等地大片海域的珊瑚礁出现白化死亡现象。在位于冲绳县的日本最大面积的珊瑚礁海域,90%以上的珊瑚发生了白化,其中大部分死亡。

珊瑚是一种对海水的温度和pH(氢离子浓度)变化很敏感的生物。容易受海洋污染和气候变化等环境变化的影响。另一方面,白化的进程也可以作为了解环境变化的指标。不过,由于位于大海中,想了解大范围的珊瑚分布并不容易。

以前,珊瑚的分布调查是由潜水员潜入海底调查一定范围内栖息的珊瑚的比例和种类。不过,这种方法只能进行局部测量,因此根据所选地点的不同,结果会出现很大差异。也可以使用海中机器人进行调查,但由于是特殊装置,成本和操作都存在问题。

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此次开发的海底扫描仪。用船拖着拍摄海底视频(图片由东京大学的水野胜纪助教提供)

此次开发的扫描仪是在宽约4米的框架上设置了6台水下相机。将其沉入海中,一边用船拖行,一边从上方拍摄海底的情况。之后利用AI技术根据拍摄的视频绘制珊瑚分布图。首先制作一个像航拍照片那样从正上方看是以准确的尺寸和位置显示拍摄对象(珊瑚)的“正射影像”。然后利用图像识别等使用的深度学习技术之一“U-net”,根据珊瑚的颜色和形状等图案以及船舶的位置信息自动绘制分布图。

自动绘制珊瑚分布图的流程

利用扫描仪拍摄海底的视频
根据视频制作连拍照片
校正照片的色彩并添加位置信息
制作正射影像
利用AI解析图像,绘制分布图

据研发团队介绍,利用该技术在冲绳县久米岛海域实施的实验,以90%以上的精度掌握了珊瑚分布情况。

这种方法每小时可以调查约1.2万平方米的海域,是潜水员调查面积的的80倍,水下机器人的5倍。由此能通过大范围的调查了解整体情况,掌握更准确的珊瑚分布情况。评估海洋开发等对珊瑚造成的影响时,由于涉及多方利益,数据的准确性非常重要。

水野助教表示:“还希望用于毛里求斯的环境影响评估。”今后还打算将该技术用于珊瑚以外的用途。目前正在与菲律宾的大学合作进行改良,以用于调查海洋塑料垃圾等。

日文原文:铃木游哉,《日经产业新闻》,2020.9.10
中文:JST 客观日本编辑部

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