BCI演示指导 | OpenViBE-Motor Imagery

最近，小编一直在外做技术支持，忙于一些有关于脑电设备的技术问题。在前段时间，小编有幸与一些老师交流了有关如何使用BP的脑电设备实现BCI的运用。对于BP的脑电设备的技术问题，小编也能给予一些回复。在小编找资料的时候，看到一篇做BCI运动想象的很有用的文章。小编就得空翻译了一下分享给大家。

研究名称： OpenViBE软件演示Motor Imagery Demo
领域： OpenViBE，BCI，Motor Imagery
使用的硬件：任何Brain Products amplifier（为了获得最佳效果，不建议使用BrainAmp），本教程中使用的是LiveAmp
使用的软件：OpenViBE
难度：初学者
码：无

1.描述

本教程说明了使用Brain Products放大器（在本例中为LiveAmp）在OpenViBE中运行简单的Motor Imagery范例所需的步骤。虽然这是工作BCI最简单的示例之一，但这种系统本质上相当复杂。本教程将逐步介绍该过程。

2. OpenViBE入门

OpenViBE（http://openvibe.inria.fr/）是一个用于设计和实现BCI实验和应用程序的开源平台。它提供了直观的图形界面，许多硬件设备的完全集成，与Python，Lua和LSL的兼容性，并且正在积极开发中。

第一步是下载Windows的OpenViBE安装程序（http://openvibe.inria.fr/downloads/）并在您的系统上安装该软件。OpenViBE安装的默认目录（在Windows上）是C：\Program Files（x86）\openvibe-2.1.0。在这里，您将找到一个目录树，其中包含OpenViBE的库，应用程序以及相关配置和xml文件。你现在可以忽略所有这些。

2.1 OpenViBE采集服务器

OpenViBE采集服务器是OpenViBE获取EEG和其他设备数据的方式。运行OpenViBE安装程序后，您可以通过Windows“开始”菜单访问采集服务器和Designer。首先，运行OpenViBE Acquisition Server。命令终端也将启动，显示有关系统和正在进行的操作的有用信息。在本教程中，我们将选择Brain Products LiveAmp作为驱动程序，但其它放大器也可以正常工作。但是，可能需要更改下面讨论的特定设置以获得最佳性能。

单击“ Driver Properties”按钮，输入设备的序列号，然后选择适当数量的EEG通道（即连接到放大器的电极数量）。将双极和AUX通道保留为“0”，不包括ACC数据。

连接端口可以保留为'1024'，每个发送块的样本数（在我的PC上）为'256'。通常，设备漂移在2ms以下是很重要的。采集服务器在GUI的底部报告此情况。调整每个发送块的样本数设置将影响该值。您还可以在“采集服务器首选项”对话框中更改容差。重要的是此值保持在范围内或BCI无法正常工作。连接到放大器并点击播放以检查漂移。

图1：OpenViBE采集服务器的屏幕截图。

2.2 OpenViBE Designer

Designer是实际数据的刺激，记录，离线和在线处理的地方。它需要与采集服务器并行运行。Designer允许图形编辑和“场景”的运行，这些场景以xml的形式写入磁盘。您很少需要处理xml本身。您应该能够使用Designer运行和控制所有内容。

3.运行Motor Imagery CSP示例

OpenViBE附带了许多demo的BCI示例场景以及相关的数据和配置文件。本教程描述了如何使用名为“motor-imagery-CSP”示例，当然，这是一个具有共同空间模式阶段的运动图像任务。

图2：使用CSP任务打开运动想象。

3.1访问the Scenario

默认情况下（在Windows上），当您从设计器打开文件时，系统将提示您输入AppData文件夹中的文件夹，例如C：\User \AppData \Roaming \openvibe-2.1.0场景。从这里导航到文件夹bci-examples \ motor-imagery-CSP并选择所有以.xml结尾的文件。这些是我们将要处理的6个场景，主要是场景1-4。

这个例子本身在评论框中有很好的记录，但我们将简要介绍每个步骤以使BCI工作。有4个基本步骤（每个步骤都在自己的场景中）：

获取培训数据
使用训练数据训练CSP系数
使用训练数据和（训练的）CSP过滤器训练分类器
上线

3.2监控数据

场景0（mi-csp-0-signal-monitoring.xml）仅用于监控EEG数据。为了清晰和稳健，建议在进入OpenViBE领域之前使用BrainVision Recorder检查阻抗值（如果使用湿电极）和信号质量。但是，在实验期间运行监视器场景以确保没有任何失败是一个好主意。OpenViBE Designer和Acquisition Server还在各自的命令控制台中报告错误和警告。

通过单击Designer GUI顶部的灰色“播放”箭头来运行场景。特别是样本数为256，这种可视化并不是特别顺畅。这就是为什么建议使用Recorder来准备受试者的上限并确保信号良好的原因。

3.3获取培训数据

场景mi-csp-1-acquisition.xml获取训练阶段的数据。但在我们开始之前，我们需要对场景做一个小改动。名为框右键单击Generic stream writer，并选择configure box..。将弹出一个对话框，允许您更改数据的写入位置。您需要将其更改为合理的位置，因为在Windows上，AppData文件夹很难在许多应用程序（包括OpenViBE Designer）中访问。出于快速演示的目的，简单地将数据存储在桌面上是明智的。对于真正的研究，必须注意不同文件夹中子文件夹等。

运行时，会弹出一个小黑色窗口。如情景中所述，在40秒后，窗口将显示BCI的刺激。在显示屏中将此窗口全屏显示。时期包括固定十字，然后（随机）左或右箭头。受试者的任务是想象当左箭头出现时移动他的左手，当右箭头出现时移动右手。指导主体想象一个生动的动作是明智的，比如进行左手钢琴练习或用惯用手挥动锤子。有40个运行，每个运行20个例子。

图3：BCI的刺激阶段。

3.4计算空间滤波器的系数

在下一步中，我们切换到方案mi-csp-2-train-CSP.xml。现在我们已经获得了训练数据，我们可以训练空间滤波器。数据文件（假设它存储在桌面上）的名称将为<user> \\ Desktop \\ motor-imagery-csp1-acquisition - [<date and time>]。ov。我们需要告诉Generic stream reader box 文件所在的位置。再次，右键单击，configure box...，选择桌面作为文件夹，然后输入录制文件的全名。然后，单击“ 应用”。

图4为空间过滤器场景选择正确的数据文件。

完成此操作后，您将需要单击“ 快进”按钮以运行方案。要有耐心，需要一些时间才能完成。

3.5训练分类器

场景mi-csp-3-classifier-trainer.xml使用获取的数据和新计算的CSP系数来训练和LDA分类器。同样，您必须将Generic stream reader box 指向您的数据文件，但CSP Spatial Filter框的系数应该从最后一个场景中的结果中自动加载。

3.5在线运行BCI

我们在这里关注的最后一个场景是mi-csp-4-online.xml。这使用CSP系数以及LDA的结果来在线运行MI BCI。类似于刺激程序的可视化器使结果可视化。

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