たった5分で空間を3Dデータ化！新型ドローン「Antigravity A1」が実用性を証明
千葉県市川市の高山ドローンリサーチ株式会社と、東京都千代田区の株式会社アイ・ロボティクスは、昨年12月に発売された小型ドローン「Antigravity A1」を用いて、建物などの空間を三次元データ化する共同実証実験を行いました。
この実験は、アイ・ロボティクスが運営する技術研究所「ドローンフィールドKAWACHI」で行われ、ドローンの飛行時間はわずか約5分でした。短い時間で簡単にドローンを操作したにもかかわらず、屋内の広い空間を対象とした実用的な三次元データ（点群データなど）を取得できることが確認されました。
なぜこの検証が必要だったのか
これまで、工場や倉庫、トンネル、上下水道のようなGPS（位置情報を特定するシステム）が使えない屋内の空間や閉ざされた場所で、物の形を三次元で測ったり、点検したりする作業には、いくつかの大きな問題がありました。
例えば、ドローンの大きさや重さの制限、高度な操縦技術が必要なこと、そして作業に時間がかかることなどです。特に、技術的には可能でも、毎日の業務で安定して使えるかというと、難しい点が多かったのです。
今回の検証では、軽くて小さい「Antigravity A1」を使うことで、これらの難しい条件下でも無理なく継続して使えるか、そして三次元データを取得する方法が実際に役立つのかを調べました。
「Antigravity A1」ってどんなドローン？
「Antigravity A1」は、カメラメーカーInsta360の支援を受けて誕生した新ブランド「Antigravity」が開発したドローンです。最大の特徴は、360度すべてを8Kという非常に高画質で撮影できることです。
このドローンには、2つのレンズを持つ360度カメラが搭載されており、飛びながら周囲全体の映像を同時に記録できます。そのため、操縦中に「カメラをどの方向に向けるか」を細かく気にする必要がありません。撮影後に、必要な部分を自由に切り出して見ることができるのが大きな利点です。
また、飛行時の重さは約249gと非常に軽くコンパクトで、持ち運びやすく、すぐに使い始められる設計です。専用のゴーグルやコントローラーを使うと、操縦者の動きに合わせて直感的に視点を変えられるため、ドローンを飛ばす操作と、どこを見るかの操作を別々に考えながら行えます。
さらに、障害物を避ける機能や、何かを運んでいるかどうかを検知するシステムなど、安全機能も充実しています。視界が限られる屋内や閉鎖された場所でも、安定して飛ばせるように作られています。
なぜ「Antigravity A1」が選ばれたのか
今回の実証実験で「Antigravity A1」が選ばれた一番の理由は、これまでのドローンとは違う撮影方法ができる点にあります。
一般的なドローンで撮影する場合、操縦者はドローンを飛ばしながらカメラの向きや機体の姿勢を意識して撮影する必要があります。特に屋内や閉鎖空間では、撮り忘れや映像のムラができやすいという課題がありました。しかし、「Antigravity A1」は360度すべてを同時に記録するため、操縦中に撮影方向を細かく意識する必要がありません。
これにより、操縦者はドローンが安全に飛ぶことや、安定した飛行に集中できます。結果として、撮り忘れの少ないデータ取得が可能になります。これは、点検や計測のように「一度の飛行で必要な情報を確実に手に入れたい」という用途で非常に役立ちます。
また、8Kの高画質な360度映像は、撮影後に好きな視点に調整できるため、三次元の点群データ（空間の形を点の集まりで表現したデータ）を作る上でも有効です。撮影時に視点を固定しないことで、空間内の構造物や壁、天井などの広い範囲の情報を含んだ映像データを確保でき、点群データを作る際に細かい構造の情報を抽出しやすくなります。これは、後からデータを解析する自由度を高めるだけでなく、撮影条件の許容範囲を広げることにもつながります。
さらに、「Antigravity A1」は飛行時の重さが約249gと軽くてコンパクトなので、屋内や狭い場所、トンネル、設備の中のような閉鎖された環境でも扱いやすいのが特徴です。ドローンの大きさや重さが運用上の制限になりやすい場所で、安全性と使いやすさを両立できる機体であることも、今回の実証実験で使われた理由の一つです。現状、市販されているドローンの中で「短時間で簡単に操作でき、実務に耐えうる三次元データを確実に取得する」という今回の目的に最も適していると判断されました。
どんな成果が得られたのか
今回の実証実験を通して、「Antigravity A1」を使った三次元点群データの取得が、実際に業務で使えるレベルにあることがいくつかの成果として確認されました。
まず、約5分という短い飛行時間で、三次元点群データを作るのに十分な量のデータを集められることが分かりました。「実務で使える点群データを得るには長い飛行時間が必要だ」というこれまでの考え方を見直す結果と言えるでしょう。
次に、操作の面では、特別な操縦技術や難しい設定がなくても、一般的なレベルの操縦で安定したデータを取得できることが確認されました。操縦する人の熟練度に関わらず使えるということは、点検や計測の業務において、人手不足の解消や作業の標準化につながる大切な要素となります。
さらに、作成された点群データは、点群単体では場所によって点の密度に差が見られることもありましたが、メッシュ化（点の集まりを面でつなげて立体にする処理）を行うことで見た目の粗さがなくなり、点検や空間の全体像を把握する用途で十分な表現の正確さを持っていることが分かりました。用途に応じて点群とメッシュを使い分けることで、実際の業務に適用できる可能性が高まることが示唆されています。
「PIX4Dmatic」という解析ソフトウェアを使った結果では、バスケットコートのラインや壁の構造がはっきりと再現されており、この方法が空間の形を把握したり、点検したりするのに有効であることが視覚的にも確認できます。
これからどうしていくのか？
今回の実証実験で得られた成果に加え、今後さらに技術を進化させるための課題や方向性も明確になりました。これらは今の方法の限界を示すものではなく、実際の業務で使えるように精度や再現性を高めるための改善点と位置づけられています。
360度データのさらなる活用
現在の解析では、360度データの中から特定の向きに切り出したデータを主に使っており、「Antigravity A1」が持つ360度全方位撮影の能力を十分に活用しているとは言えない状況です。そのため、点群データを作る際に場所によって点の密度に差が出てしまうケースが見られました。今後は、360度全方位映像の特性を最大限に活かせるデータの選び方や、前処理の最適化を進めることで、点群データの密度を均一にし、再現性を高めていく方針です。
ガウシアン・スプラッティング（3DGS）への展開
現在の解析方法は、従来の写真測量（写真をたくさん撮って3Dモデルを作る技術）が中心で、最近注目されている「ガウシアン・スプラッティング（3DGS）」という新しい三次元表現技術に直接つなげるには、データの形式や処理の面で課題があります。今後は、入力データの設計を最適化するとともに、「PIX4D」などの解析ソフトウェアのアップデート状況を見ながら、点群、メッシュ、3DGSといった複数の三次元表現方法を、用途に応じて使い分けられるように整理していく予定です。
これらの取り組みにより、「短時間で簡単に操作できる」という今回の実証実験の強みを保ちつつ、より実用的で幅広い用途に使える三次元データの取得・表現方法の確立を目指します。
パートナー・技術者の募集
高山ドローンリサーチとアイ・ロボティクスの両社は、「短時間で簡単に操作でき、現場で本当に役立つ三次元データ取得」をテーマに、今後も共同研究を続けていくとのことです。つきましては、屋内やトンネル、地下施設などの閉鎖された空間での点検・計測業務を主な対象とし、実際の業務で使えるかどうかの検証を一緒に進めてくれる企業や団体を広く募集しています。
また、現場への導入を考えている事業者や施設管理者の方々からの相談や参加も歓迎しており、実際の業務の流れや条件を踏まえた検証を通じて、導入の可否検討や課題整理に役立つ取り組みを進めていきたいと考えているようです。
さらに、三次元計測・解析技術をさらに深め、社会で本格的に使えるようにしたいと考えている技術者の方も参加いただけると幸いです。
