HLT/TPCLib/tracking-ca/AliHLTTPCCATrackerComponent.cxx

   1 // @(#) $Id$
   2 /**************************************************************************
   3  * This file is property of and copyright by the ALICE HLT Project        *
   4  * ALICE Experiment at CERN, All rights reserved.                         *
   5  *                                                                        *
   6  * Primary Authors: Jochen Thaeder <thaeder@kip.uni-heidelberg.de>        *
   7  *                  Ivan Kisel <kisel@kip.uni-heidelberg.de>              *
   8  *                  for The ALICE HLT Project.                            *
   9  *                                                                        *
  10  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and its   *
  11  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
  12  * without fee, provided that the above copyright notice appears in all   *
  13  * copies and that both the copyright notice and this permission notice   *
  14  * appear in the supporting documentation. The authors make no claims     *
  15  * about the suitability of this software for any purpose. It is          *
  16  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  17  **************************************************************************/
  18
  19 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  20 //                                                                           //
  21 // a TPC tracker processing component for the HLT based on CA by Ivan Kisel  //
  22 //                                                                           //
  23 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  24
  25 #if __GNUC__>= 3
  26 using namespace std;
  27 #endif
  28
  29 #include "AliHLTTPCCATrackerComponent.h"
  30 #include "AliHLTTPCTransform.h"
  31 #include "AliHLTTPCCATracker.h"
  32 #include "AliHLTTPCCAHit.h"
  33 #include "AliHLTTPCCAOutTrack.h"
  34
  35 #include "AliHLTTPCSpacePointData.h"
  36 #include "AliHLTTPCClusterDataFormat.h"
  37 #include "AliHLTTPCTransform.h"
  38 #include "AliHLTTPCTrackSegmentData.h"
  39 #include "AliHLTTPCTrackArray.h"
  40 #include "AliHLTTPCTrackletDataFormat.h"
  41 #include "AliHLTTPCDefinitions.h"
  42 #include "TStopwatch.h"
  43 #include "TMath.h"
  44
  45 /** ROOT macro for the implementation of ROOT specific class methods */
  46 ClassImp(AliHLTTPCCATrackerComponent)
  47
  48 AliHLTTPCCATrackerComponent::AliHLTTPCCATrackerComponent()
  49   :
  50   fTracker(NULL),
  51   fBField(0)
  52 {
  53   // see header file for class documentation
  54   // or
  55   // refer to README to build package
  56   // or
  57   // visit http://web.ift.uib.no/~kjeks/doc/alice-hlt
  58 }
  59
  60 AliHLTTPCCATrackerComponent::AliHLTTPCCATrackerComponent(const AliHLTTPCCATrackerComponent&)
  61   :
  62   AliHLTProcessor(),
  63   fTracker(NULL),
  64   fBField(0)
  65 {
  66   // see header file for class documentation
  67   HLTFatal("copy constructor untested");
  68 }
  69
  70 AliHLTTPCCATrackerComponent& AliHLTTPCCATrackerComponent::operator=(const AliHLTTPCCATrackerComponent&)
  71 {
  72   // see header file for class documentation
  73   HLTFatal("assignment operator untested");
  74   return *this;
  75 }
  76
  77 AliHLTTPCCATrackerComponent::~AliHLTTPCCATrackerComponent()
  78 {
  79   // see header file for class documentation
  80   delete fTracker;
  81 }
  82
  83 //
  84 // Public functions to implement AliHLTComponent's interface.
  85 // These functions are required for the registration process
  86 //
  87
  88 const char* AliHLTTPCCATrackerComponent::GetComponentID()
  89 {
  90   // see header file for class documentation
  91   return "TPCCATracker";
  92 }
  93
  94 void AliHLTTPCCATrackerComponent::GetInputDataTypes( vector<AliHLTComponentDataType>& list)
  95 {
  96   // see header file for class documentation
  97   list.clear();
  98   list.push_back( AliHLTTPCDefinitions::fgkClustersDataType );
  99 }
 100
 101 AliHLTComponentDataType AliHLTTPCCATrackerComponent::GetOutputDataType()
 102 {
 103   // see header file for class documentation
 104   return AliHLTTPCDefinitions::fgkTrackSegmentsDataType;
 105 }
 106
 107 void AliHLTTPCCATrackerComponent::GetOutputDataSize( unsigned long& constBase, double& inputMultiplier )
 108 {
 109   // define guess for the output data size
 110   constBase = 200;       // minimum size
 111   inputMultiplier = 0.5; // size relative to input
 112 }
 113
 114 AliHLTComponent* AliHLTTPCCATrackerComponent::Spawn()
 115 {
 116   // see header file for class documentation
 117   return new AliHLTTPCCATrackerComponent;
 118 }
 119
 120 int AliHLTTPCCATrackerComponent::DoInit( int argc, const char** argv )
 121 {
 122   // Initialize the CA tracker component
 123   //
 124   // arguments could be:
 125   // bfield - the magnetic field value
 126   //
 127
 128   if ( fTracker ) return EINPROGRESS;
 129
 130   fTracker = new AliHLTTPCCATracker();
 131
 132   // read command line
 133
 134   int i = 0;
 135   char* cpErr;
 136   while ( i < argc ){
 137     if ( !strcmp( argv[i], "bfield" ) ){
 138       if ( i+1 >= argc )
 139         {
 140           Logging( kHLTLogError, "HLT::TPCCATracker::DoInit", "Missing B-field", "Missing B-field specifier." );
 141           return ENOTSUP;
 142         }
 143       fBField = strtod( argv[i+1], &cpErr );
 144       if ( *cpErr )
 145         {
 146           Logging( kHLTLogError, "HLT::TPCCATracker::DoInit", "Missing multiplicity", "Cannot convert B-field specifier '%s'.", argv[i+1] );
 147           return EINVAL;
 148         }
 149
 150       Logging( kHLTLogDebug, "HLT::TPCCATracker::DoInit", "Reading command line",
 151                "Magnetic field value is set to %f kG", fBField );
 152
 153       i += 2;
 154       continue;
 155     }
 156
 157     Logging(kHLTLogError, "HLT::TPCCATracker::DoInit", "Unknown Option", "Unknown option '%s'", argv[i] );
 158     return EINVAL;
 159   }
 160
 161   return 0;
 162 }
 163
 164 int AliHLTTPCCATrackerComponent::DoDeinit()
 165 {
 166   // see header file for class documentation
 167   if ( fTracker ) delete fTracker;
 168   fTracker = NULL;
 169   return 0;
 170 }
 171
 172 int AliHLTTPCCATrackerComponent::DoEvent
 173 (
 174  const AliHLTComponentEventData& evtData,
 175  const AliHLTComponentBlockData* blocks,
 176  AliHLTComponentTriggerData& /*trigData*/,
 177  AliHLTUInt8_t* outputPtr,
 178  AliHLTUInt32_t& size,
 179  vector<AliHLTComponentBlockData>& outputBlocks )
 180 {
 181
 182   AliHLTUInt32_t MaxBufferSize = size;
 183   size = 0; // output size
 184
 185   TStopwatch timer;
 186
 187   // Event reconstruction in one TPC slice with CA Tracker
 188
 189   Logging( kHLTLogDebug, "HLT::TPCCATracker::DoEvent", "DoEvent", "DoEvent()" );
 190   if ( evtData.fBlockCnt<=0 )
 191     {
 192       Logging( kHLTLogWarning, "HLT::TPCCATracker::DoEvent", "DoEvent", "no blocks in event" );
 193       return 0;
 194     }
 195
 196   const AliHLTComponentBlockData* iter = NULL;
 197   unsigned long ndx;
 198   AliHLTTPCClusterData* inPtrSP;
 199
 200   // Determine the slice number
 201
 202   Int_t slice=-1;
 203   {
 204     std::vector<Int_t> slices;
 205     std::vector<Int_t>::iterator slIter;
 206     std::vector<unsigned> sliceCnts;
 207     std::vector<unsigned>::iterator slCntIter;
 208
 209     for ( ndx = 0; ndx < evtData.fBlockCnt; ndx++ ){
 210       iter = blocks+ndx;
 211       if ( iter->fDataType != AliHLTTPCDefinitions::fgkClustersDataType ) continue;
 212
 213       slice = AliHLTTPCDefinitions::GetMinSliceNr( *iter );
 214
 215       Bool_t found = 0;
 216       slCntIter = sliceCnts.begin();
 217       for( slIter = slices.begin(); slIter!=slices.end(); slIter++, slCntIter++ ){
 218         if ( *slIter == slice ){
 219           found = kTRUE;
 220           break;
 221         }
 222       }
 223       if ( !found ){
 224         slices.push_back( slice );
 225         sliceCnts.push_back( 1 );
 226       } else *slCntIter++;
 227     }
 228
 229
 230     // Determine slice number to really use.
 231     if ( slices.size()>1 )
 232       {
 233         Logging( kHLTLogError, "HLT::TPCSliceTracker::DoEvent", "Multiple slices found in event",
 234                  "Multiple slice numbers found in event 0x%08lX (%lu). Determining maximum occuring slice number...",
 235                  evtData.fEventID, evtData.fEventID );
 236         unsigned maxCntSlice=0;
 237         slCntIter = sliceCnts.begin();
 238         for( slIter = slices.begin(); slIter != slices.end(); slIter++, slCntIter++ )
 239           {
 240             Logging( kHLTLogError, "HLT::TPCSliceTracker::DoEvent", "Multiple slices found in event",
 241                      "Slice %lu found %lu times.", *slIter, *slCntIter );
 242             if ( maxCntSlice<*slCntIter )
 243               {
 244                 maxCntSlice = *slCntIter;
 245                 slice = *slIter;
 246               }
 247           }
 248         Logging( kHLTLogError, "HLT::TPCSliceTracker::DoEvent", "Multiple slices found in event",
 249                  "Using slice %lu.", slice );
 250       }
 251     else if ( slices.size()>0 )
 252       {
 253         slice = *(slices.begin());
 254       }
 255   }
 256
 257   if( slice<0 ){
 258     Logging( kHLTLogWarning, "HLT::TPCCATracker::DoEvent", "DoEvent", "no slices found in event" );
 259     return 0;
 260   }
 261
 262
 263   // Initialize the tracker
 264
 265   Double_t Bz = fBField;
 266
 267   {
 268     if( !fTracker ) fTracker = new AliHLTTPCCATracker;
 269     Int_t iSec = slice;
 270     Double_t inRmin = 83.65;
 271     //    Double_t inRmax = 133.3;
 272     //    Double_t outRmin = 133.5;
 273     Double_t outRmax = 247.7;
 274     Double_t plusZmin = 0.0529937;
 275     Double_t plusZmax = 249.778;
 276     Double_t minusZmin = -249.645;
 277     Double_t minusZmax = -0.0799937;
 278     Double_t dalpha = 0.349066;
 279     Double_t alpha = 0.174533 + dalpha*iSec;
 280
 281     Bool_t zPlus = (iSec<18 );
 282     Double_t zMin =  zPlus ?plusZmin :minusZmin;
 283     Double_t zMax =  zPlus ?plusZmax :minusZmax;
 284     //TPCZmin = -249.645, ZMax = 249.778
 285     //    Double_t rMin =  inRmin;
 286     //    Double_t rMax =  outRmax;
 287     Int_t NRows = AliHLTTPCTransform::GetNRows();
 288
 289     Double_t padPitch = 0.4;
 290     Double_t sigmaZ = 0.228808;
 291
 292      Double_t rowX[NRows];
 293     for( Int_t irow=0; irow<NRows; irow++){
 294       rowX[irow] = AliHLTTPCTransform::Row2X( irow );
 295     }
 296
 297     AliHLTTPCCAParam param;
 298     param.Initialize( iSec, NRows, rowX, alpha, dalpha,
 299                       inRmin, outRmax, zMin, zMax, padPitch, sigmaZ, Bz );
 300     param.YErrorCorrection() = 1;
 301     param.ZErrorCorrection() = 2;
 302
 303     fTracker->Initialize( param );
 304
 305   }
 306
 307
 308   // min and max patch numbers and row numbers
 309
 310   Int_t row[2] = {0,0};
 311   Int_t minPatch=INT_MAX, maxPatch = -1;
 312
 313   // total n Hits
 314
 315   Int_t nHitsTotal = 0;
 316
 317   // sort patches
 318
 319   std::vector<unsigned long> patchIndices;
 320
 321   for ( ndx = 0; ndx < evtData.fBlockCnt; ndx++ ){
 322     iter = blocks+ndx;
 323     if( iter->fDataType != AliHLTTPCDefinitions::fgkClustersDataType ) continue;
 324     if( slice!=AliHLTTPCDefinitions::GetMinSliceNr( *iter ) ) continue;
 325     inPtrSP = (AliHLTTPCClusterData*)(iter->fPtr);
 326     nHitsTotal+=inPtrSP->fSpacePointCnt;
 327     Int_t patch = AliHLTTPCDefinitions::GetMinPatchNr( *iter );
 328     if ( minPatch>patch ){
 329       minPatch = patch;
 330       row[0] = AliHLTTPCTransform::GetFirstRow( patch );
 331     }
 332     if ( maxPatch<patch ){
 333       maxPatch = patch;
 334       row[1] = AliHLTTPCTransform::GetLastRow( patch );
 335     }
 336     std::vector<unsigned long>::iterator pIter = patchIndices.begin();
 337     while( pIter!=patchIndices.end() && AliHLTTPCDefinitions::GetMinPatchNr( blocks[*pIter] ) < patch ){
 338       pIter++;
 339     }
 340     patchIndices.insert( pIter, ndx );
 341   }
 342
 343
 344   // pass event to CA Tracker
 345
 346   fTracker->StartEvent();
 347
 348   AliHLTTPCCAHit vHits[nHitsTotal]; // CA hit array
 349   Double_t vHitStoreX[nHitsTotal];       // hit X coordinates
 350   Int_t vHitStoreID[nHitsTotal];            // hit ID's
 351   Int_t vHitRowID[nHitsTotal];            // hit ID's
 352
 353   Int_t nHits = 0;
 354
 355   Logging( kHLTLogDebug, "HLT::TPCCATracker::DoEvent", "Reading hits",
 356            "Total %d hits to read for slice %d", nHitsTotal, slice );
 357
 358   Int_t nClusters=0;
 359
 360   for( std::vector<unsigned long>::iterator pIter = patchIndices.begin(); pIter!=patchIndices.end(); pIter++ ){
 361     ndx = *pIter;
 362     iter = blocks+ndx;
 363
 364     Int_t patch = AliHLTTPCDefinitions::GetMinPatchNr( *iter );
 365     inPtrSP = (AliHLTTPCClusterData*)(iter->fPtr);
 366
 367     Logging( kHLTLogDebug, "HLT::TPCCATracker::DoEvent", "Reading hits",
 368              "Reading %d hits for slice %d - patch %d", inPtrSP->fSpacePointCnt, slice, patch );
 369
 370     // Read patch hits, row by row
 371
 372     Int_t oldRow = -1;
 373     Int_t nRowHits = 0;
 374     Int_t firstRowHit = 0;
 375     for (UInt_t i=0; i<inPtrSP->fSpacePointCnt; i++ ){
 376       AliHLTTPCSpacePointData* pSP = &(inPtrSP->fSpacePoints[i]);
 377
 378       if( pSP->fPadRow != oldRow ){
 379         if( oldRow>=0 ) fTracker->ReadHitRow( oldRow, vHits+firstRowHit, nRowHits );
 380         oldRow = pSP->fPadRow;
 381         firstRowHit = nHits;
 382         nRowHits = 0;
 383       }
 384       AliHLTTPCCAHit &h = vHits[nHits];
 385       if( TMath::Abs(pSP->fX- fTracker->Rows()[pSP->fPadRow].X() )>1.e-4 ) cout<<"row "<<(Int_t)pSP->fPadRow<<" "<<fTracker->Rows()[pSP->fPadRow].X()-pSP->fX <<endl;
 386
 387       h.Y() = pSP->fY;
 388       h.Z() = pSP->fZ;
 389       h.ErrY() = TMath::Sqrt(TMath::Abs(pSP->fSigmaY2));
 390       h.ErrZ() = TMath::Sqrt(TMath::Abs(pSP->fSigmaZ2));
 391       if( h.ErrY()<.1 ) h.ErrY() = .1;
 392       if( h.ErrZ()<.1 ) h.ErrZ() = .1;
 393       if( h.ErrY()>1. ) h.ErrY() = 1.;
 394       if( h.ErrZ()>1. ) h.ErrZ() = 1.;
 395       h.ID() = nHits;
 396       vHitStoreX[nHits] = pSP->fX;
 397       vHitStoreID[nHits] = pSP->fID;
 398       vHitRowID[nHits] = pSP->fPadRow;
 399       nHits++;
 400       nRowHits++;
 401       nClusters++;
 402     }
 403     if( oldRow>=0 ) fTracker->ReadHitRow( oldRow, vHits+firstRowHit, nRowHits );
 404   }
 405
 406   // reconstruct the event
 407
 408   TStopwatch timerReco;
 409
 410   fTracker->Reconstruct();
 411
 412   timerReco.Stop();
 413
 414   Int_t ret = 0;
 415
 416   Logging( kHLTLogDebug, "HLT::TPCCATracker::DoEvent", "Reconstruct",
 417            "%d tracks found for slice %d",fTracker->NOutTracks(), slice);
 418
 419   // write reconstructed tracks
 420
 421   AliHLTTPCTrackletData* outPtr = (AliHLTTPCTrackletData*)(outputPtr);
 422
 423   AliHLTTPCTrackSegmentData* currOutTracklet = outPtr->fTracklets;
 424
 425   Int_t ntracks = fTracker->NOutTracks();
 426
 427   UInt_t mySize =   ((AliHLTUInt8_t *)currOutTracklet) -  ((AliHLTUInt8_t *)outputPtr);
 428
 429   outPtr->fTrackletCnt = 0;
 430
 431   for( int itr=0; itr<ntracks; itr++ ){
 432
 433     AliHLTTPCCAOutTrack &t = fTracker->OutTracks()[itr];
 434
 435     //Logging( kHLTLogDebug, "HLT::TPCCATracker::DoEvent", "Wrtite output","track %d with %d hits", itr, t.NHits());
 436
 437     // calculate output track size
 438
 439     UInt_t dSize = sizeof(AliHLTTPCTrackSegmentData) + t.NHits()*sizeof(UInt_t);
 440
 441     if( mySize + dSize > MaxBufferSize ){
 442       Logging( kHLTLogWarning, "HLT::TPCCATracker::DoEvent", "Wrtite output","Output buffer size exceed (buffer size %d, current size %d), %d tracks are not stored", MaxBufferSize, mySize, ntracks-itr+1);
 443       ret = -ENOSPC;
 444       break;
 445     }
 446
 447     // convert CA track parameters to HLT Track Segment
 448
 449     Int_t iFirstHit = fTracker->OutTrackHits()[t.FirstHitRef()];
 450     Int_t iLastHit = fTracker->OutTrackHits()[t.FirstHitRef()+t.NHits()-1];
 451
 452     AliHLTTPCCAHit &firstHit = vHits[iFirstHit];
 453     AliHLTTPCCAHit &lastHit = vHits[iLastHit];
 454
 455     t.Param().TransportBz(Bz, vHitStoreX[iFirstHit], firstHit.Y(), firstHit.Z() );
 456
 457     currOutTracklet->fX = t.Param().Par()[0];
 458     currOutTracklet->fY = t.Param().Par()[1];
 459     currOutTracklet->fZ = t.Param().Par()[2];
 460     Double_t qp = t.Param().Par()[6];
 461     Double_t p = TMath::Abs(qp)>1.e-5 ?1./TMath::Abs(qp) :1.e5;
 462     Double_t ex = t.Param().Par()[3];
 463     Double_t ey = t.Param().Par()[4];
 464     Double_t ez = t.Param().Par()[5];
 465     Double_t et = TMath::Sqrt( ex*ex + ey*ey );
 466
 467     currOutTracklet->fCharge = (qp>0) ?+1 :(qp<0 ?-1 :0);
 468     currOutTracklet->fPt = p*et;
 469
 470     Double_t h3 =  TMath::Abs(ex) >1.e-5 ? p*ex/et :0;
 471     Double_t h4 =  TMath::Abs(ey) >1.e-5 ? p*ey/et :0;
 472     Double_t h5;
 473     Double_t h6 =  - currOutTracklet->fCharge * p * currOutTracklet->fPt;
 474
 475     currOutTracklet->fPterr = ( h3*h3*t.Param().Cov()[9] + h4*h4*t.Param().Cov()[14] + h6*h6*t.Param().Cov()[27]
 476                                 + 2.*(h3*h4*t.Param().Cov()[13]+h3*h6*t.Param().Cov()[24]+h4*h6*t.Param().Cov()[25] )
 477                                 );
 478     currOutTracklet->fPsi = TMath::ATan2(ey, ex);
 479
 480     h3 =  ex/(et*et);
 481     h4 = -ey/(et*et);
 482     currOutTracklet->fPsierr = h3*h3*t.Param().Cov()[9] + h4*h4*t.Param().Cov()[14] + 2.*h3*h4*t.Param().Cov()[13];
 483
 484     currOutTracklet->fTgl = TMath::Abs(et)>1.e-5  ? ez/et :1.e5;
 485
 486     if( TMath::Abs(et) >1.e-2 ){
 487       h3 = -ez*ex/et/et;
 488       h4 = -ez*ey/et/et;
 489       h5 = 1.;
 490       currOutTracklet->fTglerr =  ( h3*h3*t.Param().Cov()[9] + h4*h4*t.Param().Cov()[14] + h5*h5*t.Param().Cov()[20]
 491                                     + 2.*(h3*h4*t.Param().Cov()[13]+h3*h5*t.Param().Cov()[18]+h4*h5*t.Param().Cov()[19] )
 492                                     )/et/et;
 493     }else{
 494       currOutTracklet->fTglerr =  1.e-2;
 495     }
 496
 497     currOutTracklet->fCharge = -currOutTracklet->fCharge;
 498
 499     t.Param().TransportBz(Bz, vHitStoreX[iLastHit], lastHit.Y(), lastHit.Z() );
 500
 501     currOutTracklet->fLastX = t.Param().Par()[0];
 502     currOutTracklet->fLastY = t.Param().Par()[1];
 503     currOutTracklet->fLastZ = t.Param().Par()[2];
 504
 505 #ifdef INCLUDE_TPC_HOUGH
 506 #ifdef ROWHOUGHPARAMS
 507     currOutTracklet->fTrackID = 0;
 508     currOutTracklet->fRowRange1 = vHitRowID[iFirstHit];
 509     currOutTracklet->fRowRange2 = vHitRowID[iLastHit];
 510     currOutTracklet->fSector = slice;
 511     currOutTracklet->fPID = 211;
 512 #endif
 513 #endif // INCLUDE_TPC_HOUGH
 514
 515
 516     currOutTracklet->fNPoints = t.NHits();
 517
 518     for( Int_t i=0; i<t.NHits(); i++ ){
 519       currOutTracklet->fPointIDs[i] = vHitStoreID[fTracker->OutTrackHits()[t.FirstHitRef()+i]];
 520     }
 521
 522     currOutTracklet = (AliHLTTPCTrackSegmentData*)( (Byte_t *)currOutTracklet + dSize );
 523     mySize+=dSize;
 524     outPtr->fTrackletCnt++;
 525   }
 526
 527
 528   AliHLTComponentBlockData bd;
 529   FillBlockData( bd );
 530   bd.fOffset = 0;
 531   bd.fSize = mySize;
 532   bd.fSpecification = AliHLTTPCDefinitions::EncodeDataSpecification( slice, slice, minPatch, maxPatch );
 533   outputBlocks.push_back( bd );
 534
 535   size = mySize;
 536
 537   timerReco.Stop();
 538
 539   // Set log level to "Warning" for on-line system monitoring
 540
 541   Logging( kHLTLogWarning, "HLT::TPCCATracker::DoEvent", "Tracks",
 542            "CATracker slice %d: output %d tracks;  input %d clusters, patches %d..%d, rows %d..%d; reco time %d/%d us",
 543            slice, ntracks, nClusters, minPatch, maxPatch, row[0], row[1], (Int_t) (timer.RealTime()*1.e6), (Int_t) (timerReco.RealTime()*1.e6) );
 544
 545   return ret;
 546
 547 }
 548
 549