OpenViBE（Open Platform for Virtual Brain Environments）是一款开源的多模态脑机接口（BCI）软件平台，核心定位是支持脑机交互系统的设计、测试与实际应用，并实现与真实环境及虚拟环境的无缝对接。该平台由法国国家信息与自动化研究所（INRIA）联合多家法国科研机构发起开发，先后依托“OpenViBE”（2005-2009，聚焦残疾与健康领域）和“OpenViBE2”（2009-2012，拓展至视频游戏领域）两大项目构建完善，现已成为全球脑机接口领域极具影响力的开源工具之一。
作为实时神经科学研究的关键工具，OpenViBE能够实现大脑信号的实时采集、过滤、处理、分类与可视化，支持脑电图（EEG）、事件相关电位（ERP）等多种生物信号的处理，同时具备多模态融合能力，可整合视觉、听觉等感官刺激模态与脑电信号模态，为复杂BCI系统的开发提供全方位支撑。其开源特性与模块化设计使其适用于不同类型的用户，包括临床医生、神经科学研究员、虚拟现实开发者等，覆盖医疗康复、科研探索、多媒体交互等多个应用场景。
一、核心特性
1.多模态信号支持与实时处理
OpenViBE具备强大的多模态数据处理能力，不仅支持多种类型的脑电信号（如EEG、ERP）采集与处理，还可对接肌电、眼电等其他生理信号设备，同时集成视觉、听觉等感官刺激呈现工具，能够构建多模态协同的BCI实验范式。平台核心优势在于实时性，可实现从信号采集、特征提取到指令输出的全流程实时处理，为神经反馈、实时诊断等场景提供关键保障。
2.模块化与可扩展性
平台采用高度模块化的架构设计，由一系列可灵活组合的软件模块构成，涵盖数据采集、信号预处理、特征提取、分类模型、结果可视化等核心功能模块。这种设计允许用户根据需求快速搭建定制化工作流，同时支持第三方开发者通过插件扩展机制贡献新功能模块，进一步丰富平台的功能集。此外，平台基于C++开发，提供PyOpenVIBE等API接口，兼顾专业开发者的源码级定制需求与非开发者的便捷使用需求。
3.跨平台兼容性与设备适配性
OpenViBE具备良好的跨平台特性，可稳定运行于Windows、Linux、macOS等主流操作系统，默认提供预编译的二进制文件简化部署流程，同时支持源码克隆与自行编译，适配不同环境下的开发与应用需求。在硬件适配方面，平台可连接各类商用或自定义的神经成像设备，通过灵活的驱动配置实现数据采集，兼容EEG、MEG等多种信号采集设备，具备广泛的硬件适配能力。
4.可视化编程与VR融合
为降低使用门槛，平台提供图形化的场景设计工具（OpenViBE Designer），支持非编程用户通过拖拽模块、配置参数的方式构建BCI实验流程，无需编写复杂代码即可完成实验设计。同时，平台深度集成虚拟现实（VR）技术，可将脑电信号的处理结果以3D可视化形式呈现，如通过颅内电流密度估计构建大脑激活的3D网格模型，并叠加MRI数据形成解剖学背景，实现大脑活动的时空动态可视化，增强用户的沉浸感与数据解读效率。
二、技术架构
OpenViBE的技术架构主要由四大核心模块组成，各模块协同工作实现完整的BCI流程：
1.采集服务器（Acquisition Server）：核心功能是从外部采集设备获取多模态生理信号，通过配置驱动程序、连接端口、采样参数等实现数据的稳定采集与传输，支持将数据发送至一个或多个客户端进行后续处理。关键配置项包括驱动选择、连接端口（默认1024）、单块发送样本数（默认32）等，首次使用需确认驱动属性与硬件通信正常。
2.信号处理模块：涵盖丰富的信号预处理工具与分析算法，包括滤波器库（去噪、滤波）、特征提取方法（时频分析、空域分析）、分类模型（支持向量机、线性判别分析等），可实现对原始信号的净化与有效信息提取，为指令生成提供数据支撑。
3.场景设计与刺激呈现模块：通过图形化界面提供视觉、听觉等感官刺激的定制与呈现功能，支持精确控制刺激的时间、位置、强度等参数，可构建如稳态视觉诱发电位（SSVEP）等常见的BCI实验范式，实现刺激呈现与信号采集的同步协同。
4.可视化与反馈模块：负责将信号处理结果与大脑活动状态以直观的形式呈现，包括2D信号波形、3D大脑激活模型、虚拟场景交互反馈等，同时支持将处理后的指令输出至外部设备（如轮椅、机器人、游戏控制器），实现脑机交互的闭环控制。
三、典型应用领域
1.医疗康复领域
这是OpenViBE最核心的应用领域之一，主要用于辅助残疾人群体的沟通与生活自理。例如，为闭锁综合征等重度运动障碍患者构建脑控沟通系统，通过解析大脑信号实现文字输入、指令下达等功能；结合神经反馈技术，用于中风后的运动功能康复训练、注意力障碍治疗等场景，帮助患者通过主动调节大脑活动促进神经功能恢复。此外，平台还可用于实时生物反馈与临床诊断，为神经科医生提供直观的大脑活动数据支撑。
2.神经科学研究
在认知神经科学研究中，OpenViBE为研究人员提供了高效的实验设计与数据采集分析工具。通过构建定制化的多模态实验范式，可开展注意力、记忆、运动想象等认知功能的神经机制研究，实时记录并分析大脑在不同任务下的活动规律。平台的3D可视化功能还可帮助研究人员更直观地观察大脑激活的时空分布特征，提升研究效率与数据解读精度。
3.多媒体与虚拟现实
依托与VR技术的深度融合能力，OpenViBE被广泛应用于沉浸式多媒体与游戏开发。例如，开发脑控虚拟现实应用，用户可通过运动想象控制虚拟场景中的角色移动（如虚拟球、太空船）；构建自适应游戏系统，根据玩家的大脑状态（如专注度、放松度）动态调整游戏难度，提升游戏的沉浸感与交互体验。
4.机器人与工业控制
在机器人控制领域，平台可作为脑控机器人的核心信号处理单元，实现通过大脑信号直接控制机器人的运动轨迹、动作执行等功能，适用于危险环境作业、残疾人辅助机器人等场景。此外，还可拓展至智能家居控制，通过脑电信号实现灯光、家电等设备的开关与调节，构建更便捷的智能生活环境。
四、使用入门
1.下载与安装
用户可通过OpenViBE官方网站下载对应操作系统的安装包，Windows、Linux、macOS版本均有提供。对于普通用户，直接解压安装包后即可使用预编译的可执行文件：Windows系统启动openvibe-designer.exe，Linux与macOS系统运行./openvibe-acquisition-server启动采集服务器，完成初始启动后将显示主控台窗口等待进一步配置。若需进行源码级定制，可克隆官方Git仓库后自行编译。
2.初始配置要点
首次运行平台时，需完成以下关键配置以确保正常工作：
•设置项目文件的默认保存路径，便于后续文件管理；
•选择适配的硬件驱动，配置驱动属性（如通道数、采样频率、通道名称等），并确认与外部采集设备的通信正常；
•更新内核组件至最新稳定版，提升平台兼容性与安全性。
3.基础工作流构建
典型的OpenViBE工作流构建步骤如下：
•启动采集服务器，配置驱动与采样参数，连接外部设备并启动数据采集；
•启动设计器，通过图形化界面拖拽模块构建处理流程（如信号采集→预处理→特征提取→分类→结果输出）；
•配置各模块参数，如选择滤波器类型、设置特征提取方法、训练分类模型；
•运行工作流，实时观察数据处理结果与可视化反馈，根据需求调整参数优化性能。
4.示例代码片段
以下为使用PyOpenVIBE API加载现有场景并进行批处理运算的Python示例代码：
python
from pyopenvibe import ovtk_api as api
def main():
# 初始化API客户端句柄
session = api.Session()
try:
# 加载指定名称的现有工程模板
scene_path = 'path/to/existing-scene.scn'
session.load(scene=scene_path)
# 执行整个计算链直至结束
while not session.is_done():
session.update()
finally:
# 清理资源释放占用端口等
session.close()
if __name__ == '__main__':
main()
五、总结与展望
OpenViBE作为开源多模态BCI平台，凭借其模块化设计、实时处理能力、跨平台兼容性以及与VR技术的深度融合优势，为脑机接口领域的研究与应用提供了强大的工具支撑。其覆盖医疗、科研、多媒体、机器人等多个领域的应用场景，充分体现了多模态BCI技术的广泛价值。
