CN114896939A - 超导磁体线圈设计方法、系统、装置及存储介质 - Google Patents

超导磁体线圈设计方法、系统、装置及存储介质 Download PDF

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CN114896939A CN202210813386.2A CN202210813386A CN114896939A CN 114896939 A CN114896939 A CN 114896939A CN 202210813386 A CN202210813386 A CN 202210813386A CN 114896939 A CN114896939 A CN 114896939A
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Abstract

本发明公开了一种超导磁体线圈设计方法、系统、装置及存储介质，应用于磁共振成像领域，用于对进行磁共振成像的超导磁体线圈设计，先基于预设系统参数进行超导磁体线圈的线性规划，生成多个不规则电流簇，再根据各个不规则电流簇的实际参数确定非线性优化的各个初始解，通过将各个初始解分为N个初始解池，N个初始解池并行进行非线性优化处理，生成满足预设约束条件的多个优化解，将各个优化解按照预设排序规则进行排序，以确定超导磁体线圈的设计最优解。通过将线性规划和非线性优化相结合，将各个不规则电流簇的实际参数均作为非线性优化的初始解，保证最优解的准确性，通过多个初始解池并行处理，提高非线性优化的效率，进而提高设计效率。

Description

超导磁体线圈设计方法、系统、装置及存储介质
技术领域
本发明涉及磁共振成像领域，特别是涉及一种超导磁体线圈设计方法、系统、装置及存储介质。
背景技术
磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)超导磁体的主要作用是在成像区范围内提供不均匀度小于5ppm 的高均匀度磁场，通常通过若干个同轴螺线管线圈的排列组合优化成像区范围内场的分布。
但是，在对超导磁体线圈进行设计时，不仅需要考虑超导磁体线圈的布置区域范围，还需考虑在成像区范围的磁场强度、磁场均匀度等条件，因此，如何确定超导磁体线圈设计的最优解是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种超导磁体线圈设计方法、系统、装置及存储介质，通过将线性规划和非线性优化相结合，将各个不规则电流簇的实际参数均作为非线性优化的初始解，保证最优解的准确性，通过多个初始解池并行处理，提高非线性优化的效率，进而提高设计效率。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种超导磁体线圈设计方法，包括：
基于预设系统参数进行超导磁体线圈的线性规划，生成多个不规则电流簇；
根据各个所述不规则电流簇的实际参数确定非线性优化的各个初始解；
将各个所述初始解分为N个初始解池，N个所述初始解池并行进行非线性优化处理，生成满足预设约束条件的多个优化解，N为正整数；
将各个所述优化解按照预设排序规则进行排序，以确定所述超导磁体线圈的设计最优解。
优选地，根据各个所述不规则电流簇的实际参数确定非线性优化的各个初始解，包括：
基于各个所述不规则电流簇的最大长度、最大宽度和面积将各个所述不规则电流簇分别转换为矩形线圈；
分别在各个所述矩形线圈的长度上限和长度下限的范围内提取预设个数个长度参数；
分别在各个所述矩形线圈的宽度上限和宽度下线的范围内提取所述预设个数个宽度参数；
将各个所述矩形线圈的各个所述长度参数与各个所述矩形线圈的各个所述宽度参数做排列组合，得到各个所述非线性优化的各个所述初始解。
优选地，基于各个所述不规则电流簇的最大长度、最大宽度和面积将各个所述不规则电流簇分别转换为矩形线圈，包括：
将所述不规则电流簇的最大长度设定为所述矩形线圈的长度，并将所述不规则电流簇的面积除以所述不规则电流簇的最大长度得到的值设定为所述矩形线圈的宽度，以将所述不规则电流簇转换为所述矩形线圈，或将所述不规则电流簇的最大宽度设定为所述矩形线圈的宽度，并将所述不规则电流簇的面积除以所述不规则电流簇的最大宽度得到的值设定为所述矩形线圈的长度，以将所述不规则电流簇转换为所述矩形线圈；
所述矩形线圈的长度上限为所述不规则电流簇的最大长度，长度下限为所述不规则电流簇的面积除以所述不规则电流簇的最大宽度得到的值；
所述矩形线圈的宽度上限为所述不规则电流簇的最大宽度，长度下限为所述不规则电流簇的面积除以所述不规则电流簇的最大长度得到的值。
优选地，分别在各个所述矩形线圈的长度上限和长度下限的范围内提取预设个数个长度参数，包括：
分别提取各个所述矩形线圈的长度上限和长度下限的范围内中的所述长度上限、所述长度下限以及所述长度上限减去长度下限的差值除以2得到的值为所述长度参数；
分别提取各个所述矩形线圈的宽度上限和宽度下限的范围内中的所述宽度上限、所述宽度下限以及所述宽度上限减去宽度下限的差值除以2得到的值为所述宽度参数。
优选地，所述预设系统参数包括：成像区范围中心磁场强度、成像区范围大小、成像区范围场强均匀度、5Gs杂散场范围、所述超导磁体线圈的预布置区域范围以及预设最大电流密度。
优选地，所述预设约束条件包括：
满足成像区范围中心磁场强度在预设场强范围内、成像区范围大小在第一预设区域大小范围内、成像区范围场强均匀度在预设均匀度范围内、5Gs杂散场范围在第二预设区域大小范围内以及超导磁体线圈的径向和轴箱间距大于预设间距。
优选地，将各个所述优化解按照预设排序规则进行排序，以确定所述超导磁体线圈的设计最优解，包括：
将各个所述优化解按照超导磁体线圈的电流利用率、在成像区范围内产生的最大场强、所述超导磁体线圈的最大应力、超导磁体的最大长度、所述超导磁体线圈的最大层数的权重进行排序，以确定所述超导磁体线圈的设计最优解。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种超导磁体线圈设计系统，包括：
线性规划单元，用于基于预设系统参数进行超导磁体线圈的线性规划，生成多个不规则电流簇；
确定单元，用于根据各个所述不规则电流簇的实际参数确定非线性优化的各个初始解；
非线性优化单元，用于将各个所述初始解分为N个初始解池，N个所述初始解池并行进行非线性优化处理，生成满足预设约束条件的多个优化解；
排序单元，用于将各个所述优化解按照预设排序规则进行排序，以确定所述超导磁体线圈的设计最优解。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种超导磁体线圈设计装置，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述所述超导磁体线圈设计方法的步骤。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述的超导磁体线圈设计方法的步骤。
本申请提供了一种超导磁体线圈设计方法、系统、装置及存储介质，应用于磁共振成像领域，用于对进行磁共振成像的超导磁体线圈设计，先基于预设系统参数进行超导磁体线圈的线性规划，生成多个不规则电流簇，再根据各个不规则电流簇的实际参数确定非线性优化的各个初始解，通过将各个初始解分为N个初始解池，N个初始解池并行进行非线性优化处理，生成满足预设约束条件的多个优化解，将各个优化解按照预设排序规则进行排序，以确定超导磁体线圈的设计最优解。通过将线性规划和非线性优化相结合，将各个不规则电流簇的实际参数均作为非线性优化的初始解，保证最优解的准确性，通过多个初始解池并行处理，提高非线性优化的效率，进而提高设计效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种超导磁体线圈设计方法的流程示意图；
图2为本发明提供的一种不规则电流簇的示意图；
图3为本发明提供的第一种转换为矩形线圈的示意图；
图4为本发明提供的第二种转换为矩形线圈的示意图；
图5为本发明提供的一种超导磁体线圈设计系统的结构示意图；
图6为本发明提供的一种超导磁体线圈设计装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种超导磁体线圈设计方法、系统、装置及存储介质，通过将线性规划和非线性优化相结合，将各个不规则电流簇的实际参数均作为非线性优化的初始解，保证最优解的准确性，通过多个初始解池并行处理，提高非线性优化的效率，进而提高设计效率。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照图1，图1为本发明提供的一种超导磁体线圈设计方法的流程示意图，该方法包括：
S11：基于预设系统参数进行超导磁体线圈的线性规划，生成多个不规则电流簇；
本申请中，考虑到现有技术中在设计超导磁体线圈时，传统的设计方法如A.Ishiyama的模拟退火(SA)算法和Kalafala A K的遗传(GA)算法都属于随机搜索算法类，不仅计算时间长且容易陷入局部最优解。Tieng Q M的最小储能电流密度法能保证全局最优性，但很难从电流密度分布图中界定螺线管线圈的位置且无法有效控制5G杂散场的范围。目前比较主流的算法是线性规划和非线性规划的混合算法，电流是唯一可以作为线性参量的优化参数，先用线性规划算出全局范围内最优的电流密度分布图，然后粗略地将不规则地电流密度分布图等效为规则的矩形线圈，将其作为初始值代入非线性优化的计算中。但是，线圈的优化模型中优化参数通常多达10~20个，这就导致模型的非线性程度非常高，因此非线性优化很容易受到初始值的影响，不同的初始值会导致最终的优化结果完全不同，甚至对工程实现来说是种差异很大的结果，导致设计人员和工程人员没有方案的选择和对比性，随机代入初始值进行优化也导致优化结果的盲目性，从全局考虑可能不是最优的结果。
为了解决上述技术问题，本申请中在设计超导磁体线圈时，先利用预设系统参数进行超导磁体线圈的线性规划，也即先进行线性优化，生成多个不规则电流簇，因此，本申请中同样是利用电流为线性优化的优化参数。
S12：根据各个不规则电流簇的实际参数确定非线性优化的各个初始解；
由于线性规划时生成了多个不规则电流簇，不同的不规则电流簇的实际参数均可作为非线性优化时的初始解，为了保证计算出的最终解为最优解，本实施例中根据各个不规则电流簇的实际参数确定非线性优化的各个初始解，也即确定所有可能的初始解，保证非线性优化时可以从所有解中确定全局最优解，且所确定的全局最优解具有唯一性。
S13：将各个初始解分为N个初始解池，N个初始解池并行进行非线性优化处理，生成满足预设约束条件的多个优化解，N为正整数；
具体地，在基于各个初始解进行非线性优化时，由于初始解数量较多，为了提高非线性优化处理的效率，本实施例中将各个初始解分为N个初始解池，当然此处可以均分，在分为N个初始解池之后，N个初始解池分别对自身的各个初始解进行非线性优化，也即N个初始解池并行进行非线性优化，相比于依次对各个初始解进行非线性优化而言，本实施例中的方式能够提高非线性优化时的效率，从而生成满足预设约束条件的多个优化解，当然，每个初始解池中仅生成一个优化解，而每个优化解为局部最优解，此时并无法直接确定全局最优解。
S14：将各个优化解按照预设排序规则进行排序，以确定超导磁体线圈的设计最优解。
为了进一步从各个优化解中确定超导磁体线圈的设计最优解，本实施例中将各个优化解按照预设排序规则进行排序，从而根据排序结果确定全局最优解。
需要说明的是，预设排序规则可以但不限定为对各个设计条件进行比例分配，例如对各个优化解中的磁场强度、磁场均匀度、杂散场范围、电流裕度以及最大磁场进行比例分配，从而根据各个优化解中上述条件所占比例进行排序，从而从各个优化解中确定超导磁体线圈的设计最优解。
进一步需要说明的是，在进行线性优化时，具体有如下数学模型：
Figure 844677DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，根据超导磁体线圈的线径将布线区域划分成二维网格，每个网格代表一个电流圆环，通过线性规划的方法计算出初步的电流密度分布。V为超导磁体线圈的体积，线性规划时需使V最小，J为电流密度，ri为第i个网格中的超导磁体线圈的半径，Ii为第i个网格中超导磁体线圈中通过的电流，P为在m*n个网格的超导磁体线圈中通入单位电流时在球形成像区边缘产生的磁场系数矩阵，Qr和Qz分别为m*n个网格中的超导磁体线圈中通入单位电流后在5Gs杂散场边缘产生的r向和z向的磁场系数矩阵，B0为成像区域中心磁场，I为待优化的m*n个网格中的电流矩阵，Imax为线圈所允许通入的最大电流，ε为磁场均匀度。
综上，本申请中通过将线性规划和非线性优化相结合，将各个不规则电流簇的实际参数均作为非线性优化的初始解，保证最优解的准确性，通过多个初始解池并行处理，提高非线性优化的效率，进而提高设计效率。
在上述实施例的基础上：
作为一种优选的实施例，根据各个不规则电流簇的实际参数确定非线性优化的各个初始解，包括：
基于各个不规则电流簇的最大长度、最大宽度和面积将各个不规则电流簇分别转换为矩形线圈；
分别在各个矩形线圈的长度上限和长度下限的范围内提取预设个数个长度参数；
分别在各个矩形线圈的宽度上限和宽度下线的范围内提取预设个数个宽度参数；
将各个矩形线圈的各个长度参数与各个矩形线圈的各个宽度参数做排列组合，得到各个非线性优化的各个初始解。
本实施例中，在根据各个不规则电流簇确定非线性优化的各个初始解时，先确定各个不规则电流簇的最大长度、最大宽度和面积，从而根据各个不规则电流簇的最大长度、最大宽度和面积将各个不规则电流簇转换为各个矩形线圈。
具体地，请参照图2和图3，图2为本发明提供的一种不规则电流簇的示意图，图3为本发明提供的第一种转换为矩形线圈的示意图，图4为本发明提供的第二种转换为矩形线圈的示意图。可见，在确定矩形线圈的长和宽时，可将不规则电流簇的最大长度设为矩形线圈的长，而矩形线圈的宽即为不规则电流簇的面积除以最大长度所得到的商，当然，也可以将不规则电流簇的最大宽度设为矩形线圈的宽，从而将不规则电流簇的面积除以最大宽度得到的商设为矩形线圈的长，本申请对此不作限定，可见，矩形线圈的长度上限为不规则电流簇的最大长度，长度下限为不规则电流簇的面积除以最大宽度的商，宽度上限为不规则电流簇的最大宽度，宽度下限为不规则电流簇的面积除以最大长度的商，在转换为矩形线圈时可从长度下限至长度上限中选择长度，从宽度下限至宽度上限中选择宽度，基于此，便可在有限范围内确定矩形线圈的参数，在保证计算出全局最优解的同时，减小计算量。
而在确定非线性优化的各个初始解时，分别在各个矩形线圈的长度上限和长度下限的范围内提取预设个数个长度参数，并分别在各个矩形线圈的宽度上限和宽度下线的范围内提取预设个数个宽度参数，将各个长度参数与各个宽度参数做排列组合，所得到的各个解即为各个非线性优化的各个初始解，从而获得所有初始解，保证最终确定的最优解为全局最优解且具有唯一性。
作为一种优选的实施例，分别在各个矩形线圈的长度上限和长度下限的范围内提取预设个数个长度参数，包括：
分别提取各个矩形线圈的长度上限和长度下限的范围内中的长度上限、长度下限以及长度上限减去长度下限的差值除以2得到的值为长度参数；
分别提取各个矩形线圈的宽度上限和宽度下限的范围内中的宽度上限、宽度下限以及宽度上限减去宽度下限的差值除以2得到的值为宽度参数。
本实施例中，在矩形线圈的长度上限和长度下限的范围内均匀分割取3个数值(当然，如果想得到更细化的结果，分割数可以继续增加)，矩形线圈的宽度上限和宽度下限的范围内均匀分割取3个数值，即每个矩形线圈的长度参数的可取数值为[Si/Hmax,i，(Lmax,i-Si/Hmax,i)/2，Lmax,i ]，每个矩形线圈的宽度参数的可取数值为[Si/Lmax,i，(Hmax,i- Si/Lmax,i)/2，Hmax,i ] ，将所有的矩形线圈的长度参数和宽度参数做排列组合，若有n个矩形线圈的话，就有32n个组合，也即可以生成32n个初始解。
其中，Si（i=1,2,…,n）为第i个不规则电流簇的面积，Hmax,i为第i个不规则电流簇的最大宽度，Lmax,i为第i个不规则电流簇的最长宽度。
基于此种方式选择长度参数和宽度参数，不仅选择的数值较为均匀，且能够保证最终生成的最优解为全局最优解，计算量也较小。
需要说明的是，在基于不规则电流簇确定矩形线圈时，每个不规则电流簇可转换为一个矩形线圈，而在转换为矩形线圈时，不仅可以利用不规则电流簇的最大长度、最大宽度和面积进行转换，还可以根据不规则电流簇的R向起始位置确定矩形线圈的R向起始位置，根据不规则电流簇的中心线位置确定矩形线圈的中心线位置，基于此，在确定各个初始解时，可以通过保证矩形线圈的径向和轴向的间距大于一定的尺寸，例如预设尺寸，以保证工程上的可实现性。
作为一种优选的实施例，预设系统参数包括：成像区范围中心磁场强度、成像区范围大小、成像区范围场强均匀度、5Gs杂散场范围、超导磁体线圈的预布置区域范围以及预设最大电流密度。
本实施例中的预设系统参数包括，成像区范围中心磁场强度、成像区范围大小、成像区范围场强均匀度、5Gs杂散场范围、超导磁体线圈的预布置区域范围以及预设最大电流密度，在线性规划时，可利用上述预设系统参数确定各个不规则电流簇，例如按照成像区范围中心磁场强度最大，成像区范围大小次之等条件进行确定，本申请对此不作限定。基于此便可先一步筛选出符合线性规划条件的各个不规则电流簇，以确定非线性优化的各个初始解。
作为一种优选的实施例，预设约束条件包括：
满足成像区范围中心磁场强度在预设场强范围内、成像区范围大小在第一预设区域大小范围内、成像区范围场强均匀度在预设均匀度范围内、5Gs杂散场范围在第二预设区域大小范围内以及超导磁体线圈的径向和轴箱间距大于预设间距。
本实施例中，在进行非线性优化之前，先从各个初始解中确定各个优化解，而在此过程中所确定的预设约束条件包括满足成像区范围中心磁场强度在预设场强范围内、成像区范围大小在第一预设区域大小范围内、成像区范围场强均匀度在预设均匀度范围内、5Gs杂散场范围在第二预设区域大小范围内以及超导磁体线圈的径向和轴箱间距大于预设间距，基于此，按照上述预设约束条件即可确定N个初始解池中的各个优化解。
可以看出，预设约束条件和预设系统参数，但是预设约束条件相比于预设系统参数的设计更加严格，从而进一步确定更符合要求的优化解。
作为一种优选的实施例，将各个优化解按照预设排序规则进行排序，以确定超导磁体线圈的设计最优解，包括：
将各个优化解按照超导磁体线圈的电流利用率、在成像区范围内产生的最大场强、超导磁体线圈的最大应力、超导磁体的最大长度、超导磁体线圈的最大层数的权重进行排序，以确定超导磁体线圈的设计最优解。
本实施例中，在确定最终设计的超导磁体线圈的设计最优解时，将通过N个初始解池确定的各个优化解按照超导磁体线圈的电流利用率、在成像区范围内产生的最大场强、超导磁体线圈的最大应力、超导磁体的最大长度、超导磁体线圈的最大层数的权重进行排序，根据最终的排序结果确定设计最优解，且所确定的设计最优解为唯一解，又由于本申请中是根据各个初始解所确定的设计最优解，因此，最终确定的设计最优解为全局最优解，也即所设计的超导磁体线圈为最符合用户需求的超导磁体线圈。
当然，用户在确定设计最优解时，可根据自身的需求对各个参数的权重进行调整，本申请对此不作限定。
还需要说明的是，在确定了个优化解后，确定设计最优解之前，需先由非线性优化求解器求解电磁逆问题，在满足预设要求后才可进行非线性优化，确定设计最优解，以保证设计出的超导磁体线圈能够满足实际工程要求。
请参照图5，图5为本发明提供的一种超导磁体线圈设计系统的结构示意图，包括：
线性规划单元51，用于基于预设系统参数进行超导磁体线圈的线性规划，生成多个不规则电流簇；
确定单元52，用于根据各个不规则电流簇的实际参数确定非线性优化的各个初始解；
非线性优化单元53，用于将各个初始解分为N个初始解池，N个初始解池并行进行非线性优化处理，生成满足预设约束条件的多个优化解；
排序单元55，用于将各个优化解按照预设排序规则进行排序，以确定超导磁体线圈的设计最优解。
对于本发明提供的一种超导磁体线圈设计系统的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不再赘述。
请参照图6，图6为本发明提供的一种超导磁体线圈设计装置的结构示意图，包括：
存储器61，用于存储计算机程序；
处理器62，用于执行计算机程序时实现如上述超导磁体线圈设计方法的步骤。
对于本发明提供的一种超导磁体线圈设计装置的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不再赘述。
本发明中的计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述的超导磁体线圈设计方法的步骤。
对于本发明提供的计算机可读存储介质的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不再赘述。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种超导磁体线圈设计方法，其特征在于，包括：
基于预设系统参数进行超导磁体线圈的线性规划，生成多个不规则电流簇；
根据各个所述不规则电流簇的实际参数确定非线性优化的各个初始解；
将各个所述初始解分为N个初始解池，N个所述初始解池并行进行非线性优化处理，生成满足预设约束条件的多个优化解，N为正整数；
将各个所述优化解按照预设排序规则进行排序，以确定所述超导磁体线圈的设计最优解。
2.如权利要求1所述的超导磁体线圈设计方法，其特征在于，根据各个所述不规则电流簇的实际参数确定非线性优化的各个初始解，包括：
基于各个所述不规则电流簇的最大长度、最大宽度和面积将各个所述不规则电流簇分别转换为矩形线圈；
分别在各个所述矩形线圈的长度上限和长度下限的范围内提取预设个数个长度参数；
分别在各个所述矩形线圈的宽度上限和宽度下线的范围内提取所述预设个数个宽度参数；
将各个所述矩形线圈的各个所述长度参数与各个所述矩形线圈的各个所述宽度参数做排列组合，得到各个所述非线性优化的各个所述初始解。
3.如权利要求2所述的超导磁体线圈设计方法，其特征在于，基于各个所述不规则电流簇的最大长度、最大宽度和面积将各个所述不规则电流簇分别转换为矩形线圈，包括：
将所述不规则电流簇的最大长度设定为所述矩形线圈的长度，并将所述不规则电流簇的面积除以所述不规则电流簇的最大长度得到的值设定为所述矩形线圈的宽度，以将所述不规则电流簇转换为所述矩形线圈，或将所述不规则电流簇的最大宽度设定为所述矩形线圈的宽度，并将所述不规则电流簇的面积除以所述不规则电流簇的最大宽度得到的值设定为所述矩形线圈的长度，以将所述不规则电流簇转换为所述矩形线圈；
所述矩形线圈的长度上限为所述不规则电流簇的最大长度，长度下限为所述不规则电流簇的面积除以所述不规则电流簇的最大宽度得到的值；
所述矩形线圈的宽度上限为所述不规则电流簇的最大宽度，长度下限为所述不规则电流簇的面积除以所述不规则电流簇的最大长度得到的值。
4.如权利要求3所述的超导磁体线圈设计方法，其特征在于，分别在各个所述矩形线圈的长度上限和长度下限的范围内提取预设个数个长度参数，包括：
分别提取各个所述矩形线圈的长度上限和长度下限的范围内中的所述长度上限、所述长度下限以及所述长度上限减去长度下限的差值除以2得到的值为所述长度参数；
分别提取各个所述矩形线圈的宽度上限和宽度下限的范围内中的所述宽度上限、所述宽度下限以及所述宽度上限减去宽度下限的差值除以2得到的值为所述宽度参数。
5.如权利要求1所述的超导磁体线圈设计方法，其特征在于，所述预设系统参数包括：成像区范围中心磁场强度、成像区范围大小、成像区范围场强均匀度、5Gs杂散场范围、所述超导磁体线圈的预布置区域范围以及预设最大电流密度。
6.如权利要求1所述的超导磁体线圈设计方法，其特征在于，所述预设约束条件包括：
满足成像区范围中心磁场强度在预设场强范围内、成像区范围大小在第一预设区域大小范围内、成像区范围场强均匀度在预设均匀度范围内、5Gs杂散场范围在第二预设区域大小范围内以及超导磁体线圈的径向和轴箱间距大于预设间距。
7.如权利要求1-6任一项所述的超导磁体线圈设计方法，其特征在于，将各个所述优化解按照预设排序规则进行排序，以确定所述超导磁体线圈的设计最优解，包括：
将各个所述优化解按照超导磁体线圈的电流利用率、在成像区范围内产生的最大场强、所述超导磁体线圈的最大应力、超导磁体的最大长度、所述超导磁体线圈的最大层数的权重进行排序，以确定所述超导磁体线圈的设计最优解。
8.一种超导磁体线圈设计系统，其特征在于，包括：
线性规划单元，用于基于预设系统参数进行超导磁体线圈的线性规划，生成多个不规则电流簇；
确定单元，用于根据各个所述不规则电流簇的实际参数确定非线性优化的各个初始解；
非线性优化单元，用于将各个所述初始解分为N个初始解池，N个所述初始解池并行进行非线性优化处理，生成满足预设约束条件的多个优化解；
排序单元，用于将各个所述优化解按照预设排序规则进行排序，以确定所述超导磁体线圈的设计最优解。
9.一种超导磁体线圈设计装置，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述超导磁体线圈设计方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的超导磁体线圈设计方法的步骤。
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