Gaussian Splattingによる水中調査と文化財保存の最前線
Gaussian Splatting（ガウシアン・スプラッティング）は、最新の3D再構築技術の一つで、水中調査や水中文化財のデジタル保存においても注目を集めています。写真や水中カメラ映像から得られる点群データを、色・透明度・形状を持つ「ガウス分布」として直接描画し、リアルタイムで高精度かつ自然な3Dモデルを生成します。
水中調査におけるGaussian Splattingの強み
沿岸部や海底の水中環境では、濁り、光の減衰、限られた視界といった課題があります。従来のフォトグラメトリやポリゴンベースの3D再構築では、こうした不完全なデータの処理に時間とコストがかかっていました。Gaussian Splattingは点群レンダリングを直接行うため、欠損部分を自然に補間し、低照度や不規則な撮影条件でも高精細な3D可視化を可能にします。
Gaussian Splattingにおけるノイズ補正と浮遊アーティファクトの課題
Gaussian Splattingは点群データの各点をぼかした「ガウス分布」として描画するため、元データに含まれるノイズや浮遊アーティファクトの影響を受けやすいという課題があります。水中の濁りや撮影環境、センサー性能の制約により、点群に不自然なぼやけや浮遊する小さなアーティファクトが現れることがあります。
特にノイズと実際の形状や質感を区別するのは難しく、過剰なノイズ補正は重要な細部情報の損失につながる可能性があります。また、Gaussian Splattingはリアルタイム描画を特徴としているため、高度なノイズ除去処理は計算負荷が増加し、表示速度の低下を招くことがあります。現在は前処理によるノイズフィルタリングや機械学習を用いたノイズ検出、ガウス分布パラメータの調整などが試みられていますが、特に水中環境ではさらなる技術開発が求められます。
文化財保存とVRデジタルアーカイブへの応用
沈没船や海中遺跡などの水中文化財保存では、精密な記録と迅速なデータ処理が求められます。当社では、従来のフォトグラメトリ技術に加え、3D Gaussian Splatモデルを活用してVRデジタルツインを構築しています。調査現場で撮影した点群データを高速に3D化し、Unreal Engine上でVR体験として再現することで、物理的に文化財を扱うことなく高精度な没入体験が可能となりました。
他の3D再構築技術との比較
NeRF（Neural Radiance Fields）や従来のフォトグラメトリは高品質な3Dモデルを生成できますが、処理速度や大規模データの扱いに制限があります。Gaussian Splattingはこれらの弱点を補い、軽量でありながら高解像度な表示を可能にするため、長時間の海底調査や複雑な地形の記録に適しています。
今後の活用分野
今後、Gaussian Splattingは海洋生態系調査、洋上風力発電設備の点検、海底ケーブルのモニタリングなど、幅広い海洋調査分野での活用が期待されています。当社では、3D Gaussian SplatモデルをVRデジタルツインに組み込み、水中文化財や海底地形の高精度再現に活用しています。高速かつ滑らかな3DレンダリングとVR没入体験の組み合わせは、今後の文化財保存や水中調査の新しい標準となる可能性を示しています。
水中文化財調査
