并行遺傳算法及其在MRI永磁主磁體優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用.pdf

1、核磁共振成像又稱磁共振成像(MRI： Magnetic Resonance Imaging)，是隨著計算機(jī)、電子、超導(dǎo)技術(shù)發(fā)展起來的一種生物磁學(xué)核自旋成像技術(shù)，是目前公認(rèn)的最具有發(fā)展空間的成像技術(shù)。主磁體是磁共振成像裝置的主要部件之一，是用于產(chǎn)生核磁共振所需的主磁場。本文中的核磁共振成像裝置采用永磁型主磁體。 主磁體的優(yōu)化設(shè)計屬于電磁場的逆問題，而電磁場逆問題的計算時間是冗長的。采用并行處理技術(shù)可以有效地縮短計算時間。隨著并行處

2、理技術(shù)的不斷發(fā)展，并行工作站機(jī)群已經(jīng)進(jìn)入并行計算發(fā)展的主流。由于遺傳算法固有的并行性和大規(guī)模并行計算機(jī)的快速發(fā)展，促使許多研究者開始研究遺傳算法的并行化問題。 本文采用并行遺傳算法對MRI永磁主磁體進(jìn)行優(yōu)化。首先簡單分析了遺傳算法及其運行機(jī)理，將并行遺傳算法在簡單遺傳算法的基礎(chǔ)上改成適合于并行化的模式。介紹了并行遺傳算法的幾種模式，由于本文采用并行遺傳算法中的粗粒度模型，因此著重介紹了粗粒度模型。 其次，分析了核磁共振的

3、基本原理及主磁體中極靴對主磁體的成像區(qū)磁場均勻度的影響。本文主要對MRI主磁體中的極靴尺寸進(jìn)行優(yōu)化。利用并行遺傳算法與有限元分析程序相結(jié)合，使優(yōu)化計算在單臺計算機(jī)上得以實現(xiàn)。 再次，介紹了輔助并行遺傳算法實現(xiàn)的并行軟件。并行虛擬機(jī)(Parallel Virtual Machine)，簡稱PVM，用來分配計算。它是一個軟件包，使用這個軟件包可以讓計算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)成一個大型并行計算機(jī)，使得大型計算在花費較少的情況下得以實現(xiàn)。本文在