水中視覚システムは、水中での光の散乱や色の歪みという問題をどのように克服しているのでしょうか？

濃い霧の中を運転しているところや、青いサングラスをかけて物を見ているところを想像してみてください。水中視覚システムが直面する問題は、これと似ていますが、さらに厄介です。水は光を乱し（霧のように散乱させ）、多くの色を「食べて」しまいます（青いサングラスをかけているかのように色が歪みます）。これら二つの問題を解決するには、通常、ハードウェアとソフトウェアの両面からアプローチします。

1. 「水中の濃霧」（光散乱）への対処

ハードウェア面：照明の工夫 濃い霧の中で懐中電灯を目の前にかざすと、光が霧に反射して何も見えなくなり、目の前が真っ白になるでしょう。しかし、懐中電灯を横に伸ばし、見たいものを側面から照らせば、ずっと効果的です。水中ロボットも同じ原理です。カメラとサーチライトを隣接させるのではなく、ある程度の距離を離して配置したり、特殊な「構造光」を特定の角度から照射したりします。こうすることで、光がレンズとターゲットの間にある「濁った水」を直接照らすことがなくなり、カメラが浮遊粒子を「見通し」、より鮮明なターゲットを撮影できるようになります。
ソフトウェア面：「ワンクリック霧除去」 これはスマートフォンの画像編集アプリのようなものです。現在、多くの優れた画像処理アルゴリズムがあり、ぼやけた画像を分析して「霧」の濃さを判断し、まるで数学の問題を解くように、その「霧」を画面から取り除きます。この技術は「画像デヘイジング（霧除去）」または「画像強調」と呼ばれます。高度なアルゴリズムの中には、何千枚もの鮮明な写真とぼやけた写真のペアをコンピューターに学習させることで、コンピューター自身がぼやけた写真を鮮明にする方法を習得し、非常に自然な効果を生み出すものもあります。

2. 「青いフィルター」（色歪み）の解決

ハードウェア面：「太陽」を携帯する 水中が青緑色に見えるのはなぜでしょうか？それは水が光を吸収する際に好みがあり、最初に「食べる」のが赤色光で、次にオレンジ、黄色…と続き、最終的に残るのが青と緑の光だからです。そのため、深くなればなるほど、物はより青く見えます。最も直接的な方法は、光源を自分で持ち込むことです。しかも普通の懐中電灯ではなく、すべての色（フルスペクトル）の光を発することができるプロ仕様の水中サーチライトです。十分に強力な「白色光」で物体を照らすことで、水に「食べられた」色を補い、物体本来の色を回復させることができます。
ソフトウェア面：「スマート色調整」 これも画像編集のようで、「色補正」または「ホワイトバランス」と呼ばれます。
- 一つの方法は「補償」です：水が赤色光を吸収することを知っているので、アルゴリズムは撮影された画像の中で、赤と黄色の部分を意図的に強調し、過剰な青と緑を弱めることで、色のバランスを取り戻すことができます。
- もう一つのよりスマートな方法は「学習」に頼ることです：AI（人工知能）に膨大な量の水中写真と、それらの写真が通常の光の下で「正しい」色としてどうあるべきかを見せます。多くの写真を見ることで、AIはスキルを習得します。青や緑に偏った水中写真を与えれば、AIはその写真が「青いフィルター」を取り除いた後にどのように見えるべきかを推測し、自動的に元の色を再現してくれます。

総じて、現代の水中視覚システムは、まさにコンビネーションパンチの達人です。巧妙に設計されたハードウェア（分離されたライトとカメラ）を使って、できるだけ「素性の良い」写真を撮影し、その後、強力なソフトウェアアルゴリズム（霧除去＋色調整）で写真を「精巧に修飾」することで、最終的に鮮明で色彩豊かな水中世界を見ることができるようになります。