ITS/AliITSVertexer3D.cxx

   1 /**************************************************************************
   2  * Copyright(c) 2006-2008, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
   3  *                                                                        *
   4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
   5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
   6  *                                                                        *
   7  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and its   *
   8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
   9  * without fee, provided that the above copyright notice appears in all   *
  10  * copies and that both the copyright notice and this permission notice   *
  11  * appear in the supporting documentation. The authors make no claims     *
  12  * about the suitability of this software for any purpose. It is          *
  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15 #include <AliESDVertex.h>
  16 #include <AliITSVertexer3D.h>
  17 #include <AliStrLine.h>
  18 #include <AliVertexerTracks.h>
  19 #include <Riostream.h>
  20 #include <TH3F.h>
  21 #include <TTree.h>
  22 #include<TClonesArray.h>
  23 #include "AliRunLoader.h"
  24 #include "AliITSLoader.h"
  25 #include "AliITSgeom.h"
  26 #include "AliITSDetTypeRec.h"
  27 #include "AliITSRecPoint.h"
  28 /////////////////////////////////////////////////////////////////
  29 // this class implements a method to determine
  30 // the 3 coordinates of the primary vertex
  31 // for p-p collisions
  32 // It can be used successfully with Pb-Pb collisions
  33 ////////////////////////////////////////////////////////////////
  34
  35 ClassImp(AliITSVertexer3D)
  36
  37 //______________________________________________________________________
  38 AliITSVertexer3D::AliITSVertexer3D():AliITSVertexer(),
  39 fLines(),
  40 fVert3D(),
  41 fCoarseDiffPhiCut(0.),
  42 fCoarseMaxRCut(0.),
  43 fMaxRCut(0.),
  44 fZCutDiamond(0.),
  45 fMaxZCut(0.),
  46 fDCAcut(0.),
  47 fDiffPhiMax(0.) {
  48   // Default constructor
  49   SetCoarseDiffPhiCut();
  50   SetCoarseMaxRCut();
  51   SetMaxRCut();
  52   SetZCutDiamond();
  53   SetMaxZCut();
  54   SetDCAcut();
  55   SetDiffPhiMax();
  56
  57 }
  58
  59 //______________________________________________________________________
  60 AliITSVertexer3D::AliITSVertexer3D(TString fn): AliITSVertexer(fn),
  61 fLines(),
  62 fVert3D(),
  63 fCoarseDiffPhiCut(0.),
  64 fCoarseMaxRCut(0.),
  65 fMaxRCut(0.),
  66 fZCutDiamond(0.),
  67 fMaxZCut(0.),
  68 fDCAcut(0.),
  69 fDiffPhiMax(0.)  {
  70   // Standard constructor
  71   fLines = new TClonesArray("AliStrLine",1000);
  72   SetCoarseDiffPhiCut();
  73   SetCoarseMaxRCut();
  74   SetMaxRCut();
  75   SetZCutDiamond();
  76   SetMaxZCut();
  77   SetDCAcut();
  78   SetDiffPhiMax();
  79 }
  80
  81 //______________________________________________________________________
  82 AliITSVertexer3D::~AliITSVertexer3D() {
  83   // Destructor
  84   fVert3D = 0;  // this object is not owned by this class
  85   if(fLines){
  86     fLines->Delete();
  87     delete fLines;
  88   }
  89 }
  90
  91 //______________________________________________________________________
  92 AliESDVertex* AliITSVertexer3D::FindVertexForCurrentEvent(Int_t evnumber){
  93   // Defines the AliESDVertex for the current event
  94   if (fDebug) cout<<"\n \n FindVertexForCurrentEvent - 3D - PROCESSING EVENT "<<evnumber<<endl;
  95   fVert3D = 0;
  96   if(fLines)fLines->Clear();
  97
  98   Int_t nolines = FindTracklets(evnumber,0);
  99   fCurrentVertex = 0;
 100   if(nolines<2)return fCurrentVertex;
 101   Int_t rc=Prepare3DVertex(0);
 102   if(rc==0)Find3DVertex();
 103   if(fVert3D){
 104     if(fLines) fLines->Delete();
 105     nolines = FindTracklets(evnumber,1);
 106     if(nolines>=2){
 107       rc=Prepare3DVertex(1);
 108       if(rc==0)Find3DVertex();
 109     }
 110   }
 111
 112   if(fVert3D){
 113     fCurrentVertex = new AliESDVertex();
 114     fCurrentVertex->SetTitle("vertexer: 3D");
 115     fCurrentVertex->SetName("Vertex");
 116     fCurrentVertex->SetXv(fVert3D->GetXv());
 117     fCurrentVertex->SetYv(fVert3D->GetYv());
 118     fCurrentVertex->SetZv(fVert3D->GetZv());
 119     fCurrentVertex->SetDispersion(fVert3D->GetDispersion());
 120     fCurrentVertex->SetNContributors(fVert3D->GetNContributors());
 121   }
 122   FindMultiplicity(evnumber);
 123   return fCurrentVertex;
 124 }
 125
 126 //______________________________________________________________________
 127 Int_t AliITSVertexer3D::FindTracklets(Int_t evnumber, Int_t optCuts){
 128   // All the possible combinations between recpoints on layer 1and 2 are
 129   // considered. Straight lines (=tracklets)are formed.
 130   // The tracklets are processed in Prepare3DVertex
 131   AliRunLoader *rl =AliRunLoader::GetRunLoader();
 132   AliITSLoader* itsLoader = (AliITSLoader*)rl->GetLoader("ITSLoader");
 133   AliITSgeom* geom = itsLoader->GetITSgeom();
 134   itsLoader->LoadRecPoints();
 135   rl->GetEvent(evnumber);
 136
 137   AliITSDetTypeRec detTypeRec;
 138
 139   TTree *tR = itsLoader->TreeR();
 140   detTypeRec.SetTreeAddressR(tR);
 141   TClonesArray *itsRec  = 0;
 142   // lc and gc are local and global coordinates for layer 1
 143   Float_t lc[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) lc[ii]=0.;
 144   Float_t gc[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) gc[ii]=0.;
 145   // lc2 and gc2 are local and global coordinates for layer 2
 146   Float_t lc2[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) lc2[ii]=0.;
 147   Float_t gc2[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) gc2[ii]=0.;
 148
 149   itsRec = detTypeRec.RecPoints();
 150   TBranch *branch;
 151   branch = tR->GetBranch("ITSRecPoints");
 152
 153   // Set values for cuts
 154   Float_t xbeam=0., ybeam=0.;
 155   Float_t zvert=0.;
 156   Float_t deltaPhi=fCoarseDiffPhiCut;
 157   Float_t deltaR=fCoarseMaxRCut;
 158   Float_t dZmax=fZCutDiamond;
 159   if(optCuts){
 160     xbeam=fVert3D->GetXv();
 161     ybeam=fVert3D->GetYv();
 162     zvert=fVert3D->GetZv();
 163     deltaPhi = fDiffPhiMax;
 164     deltaR=fMaxRCut;
 165     dZmax=fMaxZCut;
 166   }
 167   Int_t nrpL1 = 0;    // number of rec points on layer 1
 168   Int_t nrpL2 = 0;    // number of rec points on layer 2
 169
 170   // By default irstL1=0 and lastL1=79
 171   Int_t irstL1 = geom->GetStartDet(0);
 172   Int_t lastL1 = geom->GetModuleIndex(2,1,1)-1;
 173   for(Int_t module= irstL1; module<=lastL1;module++){  // count number of recopints on layer 1
 174     branch->GetEvent(module);
 175     nrpL1+= itsRec->GetEntries();
 176     detTypeRec.ResetRecPoints();
 177   }
 178   //By default irstL2=80 and lastL2=239
 179   Int_t irstL2 = geom->GetModuleIndex(2,1,1);
 180   Int_t lastL2 = geom->GetLastDet(0);
 181   for(Int_t module= irstL2; module<=lastL2;module++){  // count number of recopints on layer 2
 182     branch->GetEvent(module);
 183     nrpL2+= itsRec->GetEntries();
 184     detTypeRec.ResetRecPoints();
 185   }
 186   if(nrpL1 == 0 || nrpL2 == 0){
 187     itsLoader->UnloadRecPoints();
 188     return -1;
 189   }
 190   if(fDebug) printf("RecPoints on Layer 1,2 = %d, %d\n",nrpL1,nrpL2);
 191
 192   Double_t a[3]={xbeam,ybeam,0.};
 193   Double_t b[3]={xbeam,ybeam,10.};
 194   AliStrLine zeta(a,b,kTRUE);
 195
 196   Int_t nolines = 0;
 197   // Loop on modules of layer 1
 198   for(Int_t modul1= irstL1; modul1<=lastL1;modul1++){   // Loop on modules of layer 1
 199     branch->GetEvent(modul1);
 200     Int_t nrecp1 = itsRec->GetEntries();
 201     TClonesArray *prpl1 = new TClonesArray("AliITSRecPoint",nrecp1);
 202     prpl1->SetOwner();
 203     TClonesArray &rpl1 = *prpl1;
 204     for(Int_t j=0;j<nrecp1;j++){
 205       AliITSRecPoint *recp = (AliITSRecPoint*)itsRec->At(j);
 206       new(rpl1[j])AliITSRecPoint(*recp);
 207     }
 208     detTypeRec.ResetRecPoints();
 209     for(Int_t j=0;j<nrecp1;j++){
 210       AliITSRecPoint *recp = (AliITSRecPoint*)prpl1->At(j);
 211       // Local coordinates of this recpoint
 212       lc[0]=recp->GetDetLocalX();
 213       lc[2]=recp->GetDetLocalZ();
 214       geom->LtoG(modul1,lc,gc); // global coordinates
 215       Double_t phi1 = TMath::ATan2(gc[1]-ybeam,gc[0]-xbeam);
 216       if(phi1<0)phi1=2*TMath::Pi()+phi1;
 217       for(Int_t modul2= irstL2; modul2<=lastL2;modul2++){
 218         branch->GetEvent(modul2);
 219         Int_t nrecp2 = itsRec->GetEntries();
 220         for(Int_t j2=0;j2<nrecp2;j2++){
 221           recp = (AliITSRecPoint*)itsRec->At(j2);
 222           lc2[0]=recp->GetDetLocalX();
 223           lc2[2]=recp->GetDetLocalZ();
 224           geom->LtoG(modul2,lc2,gc2);
 225           Double_t phi2 = TMath::ATan2(gc2[1]-ybeam,gc2[0]-xbeam);
 226           if(phi2<0)phi2=2*TMath::Pi()+phi2;
 227           Double_t diff = TMath::Abs(phi2-phi1);
 228           if(diff>TMath::Pi())diff=2.*TMath::Pi()-diff;
 229           if(diff>deltaPhi)continue;
 230           AliStrLine line(gc,gc2,kTRUE);
 231           Double_t cp[3];
 232           Int_t retcode = line.Cross(&zeta,cp);
 233           if(retcode<0)continue;
 234           Double_t dca = line.GetDCA(&zeta);
 235           if(dca<0.) continue;
 236           if(dca>deltaR)continue;
 237           Double_t deltaZ=cp[2]-zvert;
 238           if(TMath::Abs(deltaZ)>dZmax)continue;
 239           MakeTracklet(gc,gc2,nolines);
 240         }
 241         detTypeRec.ResetRecPoints();
 242       }
 243     }
 244     delete prpl1;
 245   }
 246   if(nolines == 0)return -2;
 247   return nolines;
 248 }
 249
 250 //______________________________________________________________________
 251 void AliITSVertexer3D::FindVertices(){
 252   // computes the vertices of the events in the range FirstEvent - LastEvent
 253   AliRunLoader *rl = AliRunLoader::GetRunLoader();
 254   AliITSLoader* itsLoader =  (AliITSLoader*) rl->GetLoader("ITSLoader");
 255   itsLoader->ReloadRecPoints();
 256   for(Int_t i=fFirstEvent;i<=fLastEvent;i++){
 257     rl->GetEvent(i);
 258     FindVertexForCurrentEvent(i);
 259     if(fCurrentVertex){
 260       WriteCurrentVertex();
 261     }
 262   }
 263 }
 264
 265
 266 //______________________________________________________________________
 267 void AliITSVertexer3D::Find3DVertex(){
 268   // Determines the vertex position
 269   // same algorithm as in AliVertexerTracks::StrLinVertexFinderMinDist(0)
 270   // adapted to pure AliStrLine objects
 271
 272   Int_t knacc = fLines->GetEntriesFast();
 273   Double_t (*vectP0)[3]=new Double_t [knacc][3];
 274   Double_t (*vectP1)[3]=new Double_t [knacc][3];
 275
 276   Double_t sum[3][3];
 277   Double_t dsum[3]={0,0,0};
 278   for(Int_t i=0;i<3;i++)
 279     for(Int_t j=0;j<3;j++)sum[i][j]=0;
 280   for(Int_t i=0; i<knacc; i++){
 281     AliStrLine *line1 = (AliStrLine*)fLines->At(i);
 282
 283     Double_t p0[3],cd[3];
 284     line1->GetP0(p0);
 285     line1->GetCd(cd);
 286     Double_t p1[3]={p0[0]+cd[0],p0[1]+cd[1],p0[2]+cd[2]};
 287     vectP0[i][0]=p0[0];
 288     vectP0[i][1]=p0[1];
 289     vectP0[i][2]=p0[2];
 290     vectP1[i][0]=p1[0];
 291     vectP1[i][1]=p1[1];
 292     vectP1[i][2]=p1[2];
 293
 294     Double_t matr[3][3];
 295     Double_t dknow[3];
 296     AliVertexerTracks::GetStrLinDerivMatrix(p0,p1,matr,dknow);
 297
 298     for(Int_t iii=0;iii<3;iii++){
 299       dsum[iii]+=dknow[iii];
 300       for(Int_t lj=0;lj<3;lj++) sum[iii][lj]+=matr[iii][lj];
 301     }
 302   }
 303
 304   Double_t vett[3][3];
 305   Double_t det=AliVertexerTracks::GetDeterminant3X3(sum);
 306   Double_t initPos[3];
 307   Double_t sigma = 0.;
 308   for(Int_t i=0;i<3;i++)initPos[i]=0.;
 309
 310   Int_t goodvert=0;
 311
 312   if(det!=0){
 313     for(Int_t zz=0;zz<3;zz++){
 314       for(Int_t ww=0;ww<3;ww++){
 315         for(Int_t kk=0;kk<3;kk++) vett[ww][kk]=sum[ww][kk];
 316       }
 317       for(Int_t kk=0;kk<3;kk++) vett[kk][zz]=dsum[kk];
 318       initPos[zz]=AliVertexerTracks::GetDeterminant3X3(vett)/det;
 319     }
 320
 321     Double_t rvert=TMath::Sqrt(initPos[0]*initPos[0]+initPos[1]*initPos[1]);
 322     Double_t zvert=initPos[2];
 323     if(rvert<fCoarseMaxRCut && TMath::Abs(zvert)<fZCutDiamond){
 324       for(Int_t i=0; i<knacc; i++){
 325         Double_t p0[3]={0,0,0},p1[3]={0,0,0};
 326         for(Int_t ii=0;ii<3;ii++){
 327           p0[ii]=vectP0[i][ii];
 328           p1[ii]=vectP1[i][ii];
 329         }
 330         sigma+=AliVertexerTracks::GetStrLinMinDist(p0,p1,initPos);
 331       }
 332       sigma=TMath::Sqrt(sigma);
 333       goodvert=1;
 334     }
 335   }
 336   delete vectP0;
 337   delete vectP1;
 338   if(!goodvert){
 339     Warning("Find3DVertex","Finder did not succed");
 340     for(Int_t i=0;i<3;i++)initPos[i]=0.;
 341     sigma=999;
 342     knacc=-1;
 343   }
 344   if(fVert3D){
 345     fVert3D-> SetXYZ(initPos);
 346     fVert3D->SetDispersion(sigma);
 347     fVert3D->SetNContributors(knacc);
 348   }else{
 349     fVert3D = new AliVertex(initPos,sigma,knacc);
 350   }
 351   if(fDebug) fVert3D->Print();
 352 }
 353
 354
 355
 356 //______________________________________________________________________
 357 Int_t  AliITSVertexer3D::Prepare3DVertex(Int_t optCuts){
 358   // Finds the 3D vertex information using tracklets
 359   Int_t retcode = -1;
 360
 361   Float_t xbeam=0.;
 362   Float_t ybeam=0.;
 363   Float_t zvert=0.;
 364   Float_t deltaR=fCoarseMaxRCut;
 365   Float_t dZmax=fZCutDiamond;
 366   if(optCuts){
 367     xbeam=fVert3D->GetXv();
 368     ybeam=fVert3D->GetYv();
 369     zvert=fVert3D->GetZv();
 370     deltaR=fMaxRCut;
 371     dZmax=fMaxZCut;
 372   }
 373
 374   Int_t nbr=50;
 375   Float_t rl=-fCoarseMaxRCut;
 376   Float_t rh=fCoarseMaxRCut;
 377   Int_t nbz=100;
 378   Float_t zl=-fZCutDiamond;
 379   Float_t zh=fZCutDiamond;
 380   Float_t binsizer=(rh-rl)/nbr;
 381   Float_t binsizez=(zh-zl)/nbz;
 382   TH3F *h3d = new TH3F("h3d","xyz distribution",nbr,rl,rh,nbr,rl,rh,nbz,zl,zh);
 383
 384
 385   // cleanup of the TCLonesArray of tracklets (i.e. fakes are removed)
 386   Int_t *validate = new Int_t [fLines->GetEntriesFast()];
 387   for(Int_t i=0; i<fLines->GetEntriesFast();i++)validate[i]=0;
 388   for(Int_t i=0; i<fLines->GetEntriesFast()-1;i++){
 389     if(validate[i]==1)continue;
 390     AliStrLine *l1 = (AliStrLine*)fLines->At(i);
 391     for(Int_t j=i+1;j<fLines->GetEntriesFast();j++){
 392       AliStrLine *l2 = (AliStrLine*)fLines->At(j);
 393       Float_t dca=l1->GetDCA(l2);
 394       if(dca > fDCAcut || dca<0.00001) continue;
 395       Double_t point[3];
 396       Int_t retc = l1->Cross(l2,point);
 397       if(retc<0)continue;
 398       Double_t rad=TMath::Sqrt(point[0]*point[0]+point[1]*point[1]);
 399       if(rad>fCoarseMaxRCut)continue;
 400       Double_t deltaX=point[0]-xbeam;
 401       Double_t deltaY=point[1]-ybeam;
 402       Double_t deltaZ=point[2]-zvert;
 403       Double_t raddist=TMath::Sqrt(deltaX*deltaX+deltaY*deltaY);
 404       if(TMath::Abs(deltaZ)>dZmax)continue;
 405       if(raddist>deltaR)continue;
 406       validate[i]++;
 407       validate[j]++;
 408       h3d->Fill(point[0],point[1],point[2]);
 409     }
 410   }
 411
 412
 413
 414   Int_t numbtracklets=0;
 415   for(Int_t i=0; i<fLines->GetEntriesFast();i++)if(validate[i]>=1)numbtracklets++;
 416   if(numbtracklets<2){delete [] validate; delete h3d; return retcode; }
 417
 418   for(Int_t i=0; i<fLines->GetEntriesFast();i++){
 419     if(validate[i]<1)fLines->RemoveAt(i);
 420   }
 421   fLines->Compress();
 422   if (fDebug) cout<<"Number of tracklets (after compress) "<<fLines->GetEntriesFast()<<endl;
 423   delete [] validate;
 424
 425
 426   // finds peak in histo
 427   TAxis *xax = h3d->GetXaxis();
 428   TAxis *yax = h3d->GetYaxis();
 429   TAxis *zax = h3d->GetZaxis();
 430   Double_t peak[3]={0.,0.,0.};
 431   Float_t contref = 0.;
 432   for(Int_t i=xax->GetFirst();i<=xax->GetLast();i++){
 433     Float_t xval = xax->GetBinCenter(i);
 434     for(Int_t j=yax->GetFirst();j<=yax->GetLast();j++){
 435       Float_t yval = yax->GetBinCenter(j);
 436       for(Int_t k=zax->GetFirst();k<=zax->GetLast();k++){
 437         Float_t bc = h3d->GetBinContent(i,j,k);
 438         Float_t zval = zax->GetBinCenter(k);
 439         if(bc>contref){
 440           contref = bc;
 441           peak[2] = zval;
 442           peak[1] = yval;
 443           peak[0] = xval;
 444         }
 445       }
 446     }
 447   }
 448   delete h3d;
 449
 450   //         Second selection loop
 451   Float_t bs=(binsizer+binsizez)/2.;
 452   for(Int_t i=0; i<fLines->GetEntriesFast();i++){
 453     AliStrLine *l1 = (AliStrLine*)fLines->At(i);
 454     if(l1->GetDistFromPoint(peak)>2.5*bs)fLines->RemoveAt(i);
 455   }
 456   fLines->Compress();
 457   if (fDebug) cout<<"Number of tracklets (after 2nd compression) "<<fLines->GetEntriesFast()<<endl;
 458
 459
 460   if(fLines->GetEntriesFast()>1){
 461     Find3DVertex();   //  find a first candidate for the primary vertex
 462     // make a further selection on tracklets based on this first candidate
 463     fVert3D->GetXYZ(peak);
 464     if (fDebug) cout<<"FIRSTgv Ma V candidate: "<<peak[0]<<"; "<<peak[1]<<"; "<<peak[2]<<endl;
 465     for(Int_t i=0; i<fLines->GetEntriesFast();i++){
 466       AliStrLine *l1 = (AliStrLine*)fLines->At(i);
 467       if(l1->GetDistFromPoint(peak)> fDCAcut)fLines->RemoveAt(i);
 468     }
 469     fLines->Compress();
 470     if (fDebug) cout<<"Number of tracklets (after 3rd compression) "<<fLines->GetEntriesFast()<<endl;
 471     if(fLines->GetEntriesFast()>1){
 472       retcode = 0;   // this last tracklet selection will be used
 473       delete fVert3D;
 474       fVert3D = 0;
 475     }
 476     else {
 477         retcode =1; // the previous tracklet selection will be used
 478     }
 479   }
 480   else {
 481     retcode = 0;
 482   }
 483   return retcode;
 484 }
 485
 486  //______________________________________________________________________
 487 void  AliITSVertexer3D::MakeTracklet(Double_t *pA, Double_t *pB, Int_t &nolines) {
 488   // makes a tracklet
 489   TClonesArray &lines = *fLines;
 490   if(nolines == 0){
 491     if(fLines->GetEntriesFast()>0)fLines->Clear();
 492   }
 493   if(fLines->GetEntriesFast()==fLines->GetSize()){
 494     Int_t newsize=(Int_t) 1.5*fLines->GetEntriesFast();
 495     fLines->Expand(newsize);
 496   }
 497
 498   new(lines[nolines++])AliStrLine(pA,pB,kTRUE);
 499 }
 500
 501  //______________________________________________________________________
 502 void  AliITSVertexer3D::MakeTracklet(Float_t *pA, Float_t *pB, Int_t &nolines) {// Makes a tracklet
 503   //
 504   Double_t a[3],b[3];
 505   for(Int_t i=0;i<3;i++){
 506     a[i] = pA[i];
 507     b[i] = pB[i];
 508   }
 509   MakeTracklet(a,b,nolines);
 510 }
 511
 512 //________________________________________________________
 513 void AliITSVertexer3D::PrintStatus() const {
 514   // Print current status
 515   cout <<"=======================================================\n";
 516   cout << "Loose cut on Delta Phi "<<fCoarseDiffPhiCut<<endl;
 517   cout << "Cut on tracklet DCA to Z axis "<<fCoarseMaxRCut<<endl;
 518   cout << "Cut on tracklet DCA to beam axis "<<fMaxRCut<<endl;
 519   cout << "Cut on diamond (Z) "<<fZCutDiamond<<endl;
 520   cout << "Cut on DCA - tracklet to tracklet and to vertex "<<fDCAcut<<endl;
 521   cout <<" Max Phi difference: "<<fDiffPhiMax<<endl;
 522
 523
 524   cout <<"=======================================================\n";
 525 }