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 fMaxRCut(0.),
  43 fZCutDiamond(0.),
  44 fDCAcut(0.),
  45 fDiffPhiMax(0.) {
  46   // Default constructor
  47   SetCoarseDiffPhiCut();
  48   SetMaxRCut();
  49   SetZCutDiamond();
  50   SetDCAcut();
  51   SetDiffPhiMax();
  52
  53 }
  54
  55 //______________________________________________________________________
  56 AliITSVertexer3D::AliITSVertexer3D(TString fn): AliITSVertexer(fn),
  57 fLines(),
  58 fVert3D(),
  59 fCoarseDiffPhiCut(0.),
  60 fMaxRCut(0.),
  61 fZCutDiamond(0.),
  62 fDCAcut(0.),
  63 fDiffPhiMax(0.)  {
  64   // Standard constructor
  65   fLines = new TClonesArray("AliStrLine",1000);
  66   SetCoarseDiffPhiCut();
  67   SetMaxRCut();
  68   SetZCutDiamond();
  69   SetDCAcut();
  70   SetDiffPhiMax();
  71 }
  72
  73 //______________________________________________________________________
  74 AliITSVertexer3D::~AliITSVertexer3D() {
  75   // Destructor
  76   fVert3D = 0;  // this object is not owned by this class
  77   if(fLines){
  78     fLines->Delete();
  79     delete fLines;
  80   }
  81 }
  82
  83 //______________________________________________________________________
  84 AliESDVertex* AliITSVertexer3D::FindVertexForCurrentEvent(Int_t evnumber){
  85   // Defines the AliESDVertex for the current event
  86   if (fDebug) cout<<"\n \n FindVertexForCurrentEvent - 3D - PROCESSING EVENT "<<evnumber<<endl;
  87   fVert3D = 0;
  88   if(fLines)fLines->Clear();
  89
  90   Int_t nolines = FindTracklets(evnumber,0);
  91   fCurrentVertex = 0;
  92   if(nolines<2)return fCurrentVertex;
  93   Int_t rc=Prepare3DVertex();
  94   if(rc==0)Find3DVertex();
  95   if(fVert3D){
  96     if(fLines) fLines->Delete();
  97     nolines = FindTracklets(evnumber,1);
  98     if(nolines<2)return fCurrentVertex;
  99     rc=Prepare3DVertex();
 100     if(rc==0)Find3DVertex();
 101   }
 102
 103   if(fVert3D){
 104     fCurrentVertex = new AliESDVertex();
 105     fCurrentVertex->SetTitle("vertexer: 3D");
 106     fCurrentVertex->SetName("Vertex");
 107     fCurrentVertex->SetXv(fVert3D->GetXv());
 108     fCurrentVertex->SetYv(fVert3D->GetYv());
 109     fCurrentVertex->SetZv(fVert3D->GetZv());
 110     fCurrentVertex->SetDispersion(fVert3D->GetDispersion());
 111     fCurrentVertex->SetNContributors(fVert3D->GetNContributors());
 112   }
 113   FindMultiplicity(evnumber);
 114   return fCurrentVertex;
 115 }
 116
 117 //______________________________________________________________________
 118 Int_t AliITSVertexer3D::FindTracklets(Int_t evnumber, Int_t optCuts){
 119   // All the possible combinations between recpoints on layer 1and 2 are
 120   // considered. Straight lines (=tracklets)are formed.
 121   // The tracklets are processed in Prepare3DVertex
 122   AliRunLoader *rl =AliRunLoader::GetRunLoader();
 123   AliITSLoader* itsLoader = (AliITSLoader*)rl->GetLoader("ITSLoader");
 124   AliITSgeom* geom = itsLoader->GetITSgeom();
 125   itsLoader->LoadRecPoints();
 126   rl->GetEvent(evnumber);
 127
 128   AliITSDetTypeRec detTypeRec;
 129
 130   TTree *tR = itsLoader->TreeR();
 131   detTypeRec.SetTreeAddressR(tR);
 132   TClonesArray *itsRec  = 0;
 133   // lc and gc are local and global coordinates for layer 1
 134   Float_t lc[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) lc[ii]=0.;
 135   Float_t gc[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) gc[ii]=0.;
 136   // lc2 and gc2 are local and global coordinates for layer 2
 137   Float_t lc2[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) lc2[ii]=0.;
 138   Float_t gc2[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) gc2[ii]=0.;
 139
 140   itsRec = detTypeRec.RecPoints();
 141   TBranch *branch;
 142   branch = tR->GetBranch("ITSRecPoints");
 143
 144   // Set values for cuts
 145   Float_t xbeam=0., ybeam=0.;
 146   Float_t deltaPhi=fCoarseDiffPhiCut;
 147   if(optCuts){
 148     xbeam=fVert3D->GetXv();
 149     ybeam=fVert3D->GetYv();
 150     deltaPhi = fDiffPhiMax;
 151   }
 152
 153   Int_t nrpL1 = 0;    // number of rec points on layer 1
 154   Int_t nrpL2 = 0;    // number of rec points on layer 2
 155
 156   // By default irstL1=0 and lastL1=79
 157   Int_t irstL1 = geom->GetStartDet(0);
 158   Int_t lastL1 = geom->GetModuleIndex(2,1,1)-1;
 159   for(Int_t module= irstL1; module<=lastL1;module++){  // count number of recopints on layer 1
 160     branch->GetEvent(module);
 161     nrpL1+= itsRec->GetEntries();
 162     detTypeRec.ResetRecPoints();
 163   }
 164   //By default irstL2=80 and lastL2=239
 165   Int_t irstL2 = geom->GetModuleIndex(2,1,1);
 166   Int_t lastL2 = geom->GetLastDet(0);
 167   for(Int_t module= irstL2; module<=lastL2;module++){  // count number of recopints on layer 2
 168     branch->GetEvent(module);
 169     nrpL2+= itsRec->GetEntries();
 170     detTypeRec.ResetRecPoints();
 171   }
 172   if(nrpL1 == 0 || nrpL2 == 0){
 173     itsLoader->UnloadRecPoints();
 174     return -1;
 175   }
 176   if(fDebug) printf("RecPoints on Layer 1,2 = %d, %d\n",nrpL1,nrpL2);
 177
 178   Double_t a[3]={xbeam,ybeam,0.};
 179   Double_t b[3]={xbeam,ybeam,10.};
 180   AliStrLine zeta(a,b,kTRUE);
 181
 182   Int_t nolines = 0;
 183   // Loop on modules of layer 1
 184   for(Int_t modul1= irstL1; modul1<=lastL1;modul1++){   // Loop on modules of layer 1
 185     branch->GetEvent(modul1);
 186     Int_t nrecp1 = itsRec->GetEntries();
 187     TClonesArray *prpl1 = new TClonesArray("AliITSRecPoint",nrecp1);
 188     prpl1->SetOwner();
 189     TClonesArray &rpl1 = *prpl1;
 190     for(Int_t j=0;j<nrecp1;j++){
 191       AliITSRecPoint *recp = (AliITSRecPoint*)itsRec->At(j);
 192       new(rpl1[j])AliITSRecPoint(*recp);
 193     }
 194     detTypeRec.ResetRecPoints();
 195     for(Int_t j=0;j<nrecp1;j++){
 196       AliITSRecPoint *recp = (AliITSRecPoint*)prpl1->At(j);
 197       // Local coordinates of this recpoint
 198       lc[0]=recp->GetDetLocalX();
 199       lc[2]=recp->GetDetLocalZ();
 200       geom->LtoG(modul1,lc,gc); // global coordinates
 201       Double_t phi1 = TMath::ATan2(gc[1]-ybeam,gc[0]-xbeam);
 202       if(phi1<0)phi1=2*TMath::Pi()+phi1;
 203       for(Int_t modul2= irstL2; modul2<=lastL2;modul2++){
 204         branch->GetEvent(modul2);
 205         Int_t nrecp2 = itsRec->GetEntries();
 206         for(Int_t j2=0;j2<nrecp2;j2++){
 207           recp = (AliITSRecPoint*)itsRec->At(j2);
 208           lc2[0]=recp->GetDetLocalX();
 209           lc2[2]=recp->GetDetLocalZ();
 210           geom->LtoG(modul2,lc2,gc2);
 211           Double_t phi2 = TMath::ATan2(gc2[1]-ybeam,gc2[0]-xbeam);
 212           if(phi2<0)phi2=2*TMath::Pi()+phi2;
 213           Double_t diff = TMath::Abs(phi2-phi1);
 214           if(diff>TMath::Pi())diff=2.*TMath::Pi()-diff;
 215           if(diff>deltaPhi)continue;
 216           AliStrLine line(gc,gc2,kTRUE);
 217           Double_t cp[3];
 218           Int_t retcode = line.Cross(&zeta,cp);
 219           if(retcode<0)continue;
 220           Double_t dca = line.GetDCA(&zeta);
 221           if(dca<0.) continue;
 222           if(dca>fMaxRCut)continue;
 223           if(cp[2]>fZCutDiamond || cp[2]<-fZCutDiamond)continue;
 224           MakeTracklet(gc,gc2,nolines);
 225         }
 226         detTypeRec.ResetRecPoints();
 227       }
 228     }
 229     delete prpl1;
 230   }
 231   if(nolines == 0)return -2;
 232   return nolines;
 233 }
 234
 235 //______________________________________________________________________
 236 void AliITSVertexer3D::FindVertices(){
 237   // computes the vertices of the events in the range FirstEvent - LastEvent
 238   AliRunLoader *rl = AliRunLoader::GetRunLoader();
 239   AliITSLoader* itsLoader =  (AliITSLoader*) rl->GetLoader("ITSLoader");
 240   itsLoader->ReloadRecPoints();
 241   for(Int_t i=fFirstEvent;i<=fLastEvent;i++){
 242     rl->GetEvent(i);
 243     FindVertexForCurrentEvent(i);
 244     if(fCurrentVertex){
 245       WriteCurrentVertex();
 246     }
 247   }
 248 }
 249
 250
 251 //______________________________________________________________________
 252 void AliITSVertexer3D::Find3DVertex(){
 253   // Determines the vertex position
 254   // same algorithm as in AliVertexerTracks::StrLinVertexFinderMinDist(0)
 255   // adapted to pure AliStrLine objects
 256
 257   Int_t knacc = fLines->GetEntriesFast();
 258   Double_t (*vectP0)[3]=new Double_t [knacc][3];
 259   Double_t (*vectP1)[3]=new Double_t [knacc][3];
 260
 261   Double_t sum[3][3];
 262   Double_t dsum[3]={0,0,0};
 263   for(Int_t i=0;i<3;i++)
 264     for(Int_t j=0;j<3;j++)sum[i][j]=0;
 265   for(Int_t i=0; i<knacc; i++){
 266     AliStrLine *line1 = (AliStrLine*)fLines->At(i);
 267
 268     Double_t p0[3],cd[3];
 269     line1->GetP0(p0);
 270     line1->GetCd(cd);
 271     Double_t p1[3]={p0[0]+cd[0],p0[1]+cd[1],p0[2]+cd[2]};
 272     vectP0[i][0]=p0[0];
 273     vectP0[i][1]=p0[1];
 274     vectP0[i][2]=p0[2];
 275     vectP1[i][0]=p1[0];
 276     vectP1[i][1]=p1[1];
 277     vectP1[i][2]=p1[2];
 278
 279     Double_t matr[3][3];
 280     Double_t dknow[3];
 281     AliVertexerTracks::GetStrLinDerivMatrix(p0,p1,matr,dknow);
 282
 283     for(Int_t iii=0;iii<3;iii++){
 284       dsum[iii]+=dknow[iii];
 285       for(Int_t lj=0;lj<3;lj++) sum[iii][lj]+=matr[iii][lj];
 286     }
 287   }
 288
 289   Double_t vett[3][3];
 290   Double_t det=AliVertexerTracks::GetDeterminant3X3(sum);
 291   Double_t initPos[3];
 292   Double_t sigma = 0.;
 293   for(Int_t i=0;i<3;i++)initPos[i]=0.;
 294
 295   Int_t goodvert=0;
 296
 297   if(det!=0){
 298     for(Int_t zz=0;zz<3;zz++){
 299       for(Int_t ww=0;ww<3;ww++){
 300         for(Int_t kk=0;kk<3;kk++) vett[ww][kk]=sum[ww][kk];
 301       }
 302       for(Int_t kk=0;kk<3;kk++) vett[kk][zz]=dsum[kk];
 303       initPos[zz]=AliVertexerTracks::GetDeterminant3X3(vett)/det;
 304     }
 305
 306     Double_t rvert=TMath::Sqrt(initPos[0]*initPos[0]+initPos[1]*initPos[1]);
 307     Double_t zvert=initPos[2];
 308     if(rvert<fMaxRCut && TMath::Abs(zvert)<fZCutDiamond){
 309       for(Int_t i=0; i<knacc; i++){
 310         Double_t p0[3]={0,0,0},p1[3]={0,0,0};
 311         for(Int_t ii=0;ii<3;ii++){
 312           p0[ii]=vectP0[i][ii];
 313           p1[ii]=vectP1[i][ii];
 314         }
 315         sigma+=AliVertexerTracks::GetStrLinMinDist(p0,p1,initPos);
 316       }
 317       sigma=TMath::Sqrt(sigma);
 318       goodvert=1;
 319     }
 320   }
 321   delete vectP0;
 322   delete vectP1;
 323   if(!goodvert){
 324     Warning("Find3DVertex","Finder did not succed");
 325     for(Int_t i=0;i<3;i++)initPos[i]=0.;
 326     sigma=999;
 327     knacc=-1;
 328   }
 329   if(fVert3D){
 330     fVert3D-> SetXYZ(initPos);
 331     fVert3D->SetDispersion(sigma);
 332     fVert3D->SetNContributors(knacc);
 333   }else{
 334     fVert3D = new AliVertex(initPos,sigma,knacc);
 335   }
 336   if(fDebug) fVert3D->Print();
 337 }
 338
 339
 340
 341 //______________________________________________________________________
 342 Int_t  AliITSVertexer3D::Prepare3DVertex(){
 343   // Finds the 3D vertex information using tracklets
 344   Int_t retcode = -1;
 345
 346   Int_t nbr=50;
 347   Float_t rl=-fMaxRCut;
 348   Float_t rh=fMaxRCut;
 349   Int_t nbz=100;
 350   Float_t zl=-fZCutDiamond;
 351   Float_t zh=fZCutDiamond;
 352   Float_t binsizer=(rh-rl)/nbr;
 353   Float_t binsizez=(zh-zl)/nbz;
 354   TH3F *h3d = new TH3F("h3d","xyz distribution",nbr,rl,rh,nbr,rl,rh,nbz,zl,zh);
 355
 356
 357   // cleanup of the TCLonesArray of tracklets (i.e. fakes are removed)
 358   Int_t *validate = new Int_t [fLines->GetEntriesFast()];
 359   for(Int_t i=0; i<fLines->GetEntriesFast();i++)validate[i]=0;
 360   //  Int_t itot=fLines->GetEntriesFast()-1-1;
 361   for(Int_t i=0; i<fLines->GetEntriesFast()-1;i++){
 362     //if(validate[i]==1)continue;
 363     AliStrLine *l1 = (AliStrLine*)fLines->At(i);
 364     for(Int_t j=i+1;j<fLines->GetEntriesFast();j++){
 365       AliStrLine *l2 = (AliStrLine*)fLines->At(j);
 366       if(l1->GetDCA(l2) > fDCAcut) continue;
 367       Double_t point[3];
 368       Int_t retc = l1->Cross(l2,point);
 369       if(retc<0)continue;
 370       Double_t rad=TMath::Sqrt(point[0]*point[0]+point[1]*point[1]);
 371       if(TMath::Abs(point[2])>fZCutDiamond)continue;
 372       if(rad>fMaxRCut)continue;
 373       validate[i]++;
 374       validate[j]++;
 375       h3d->Fill(point[0],point[1],point[2]);
 376     }
 377   }
 378
 379
 380
 381   for(Int_t i=0; i<fLines->GetEntriesFast()-1;i++){ // remove tracklets sharing one recpoint
 382     if(validate[i]==0)continue;
 383     AliStrLine *l1 = (AliStrLine*)fLines->At(i);
 384     for(Int_t j=i+1;j<fLines->GetEntriesFast();j++){
 385     if(validate[j]==0)continue;
 386       AliStrLine *l2 = (AliStrLine*)fLines->At(j);
 387       if(l1->GetDCA(l2) > 0.00001) continue;
 388       Double_t point[3];
 389       Int_t retc = l1->Cross(l2,point);
 390       if(retc<0)continue;
 391       Double_t rad=TMath::Sqrt(point[0]*point[0]+point[1]*point[1]);
 392       if(rad<fMaxRCut)continue;
 393       validate[i]--;
 394       validate[j]--;
 395     }
 396   }
 397
 398   Int_t numbtracklets=0;
 399   for(Int_t i=0; i<fLines->GetEntriesFast();i++)if(validate[i]>=1)numbtracklets++;
 400   if(numbtracklets<2){delete [] validate; delete h3d; return retcode; }
 401
 402   for(Int_t i=0; i<fLines->GetEntriesFast();i++){
 403     if(validate[i]<1)fLines->RemoveAt(i);
 404   }
 405   fLines->Compress();
 406   if (fDebug) cout<<"Number of tracklets (after compress) "<<fLines->GetEntriesFast()<<endl;
 407   delete [] validate;
 408
 409
 410   // finds region of origin"
 411   Int_t nobi = 0;
 412   Float_t cont = 0.;
 413   Float_t cont2 = 0.;
 414   TAxis *xax = h3d->GetXaxis();
 415   TAxis *yax = h3d->GetYaxis();
 416   TAxis *zax = h3d->GetZaxis();
 417   for(Int_t i=xax->GetFirst();i<=xax->GetLast();i++){
 418     for(Int_t j=yax->GetFirst();j<=yax->GetLast();j++){
 419       for(Int_t k=zax->GetFirst();k<=zax->GetLast();k++){
 420         nobi++;
 421         cont+=h3d->GetBinContent(i,j,k);
 422         cont2+=h3d->GetBinContent(i,j,k)*h3d->GetBinContent(i,j,k);
 423       }
 424     }
 425   }
 426   cont/=nobi;
 427   cont2/=nobi;
 428   cont2 = TMath::Sqrt((cont2 - cont*cont)/(nobi-1));
 429   Double_t peak[3]={0.,0.,0.};
 430   Float_t contref = 0.;
 431   for(Int_t i=xax->GetFirst();i<=xax->GetLast();i++){
 432     Float_t xval = xax->GetBinCenter(i);
 433     for(Int_t j=yax->GetFirst();j<=yax->GetLast();j++){
 434       Float_t yval = yax->GetBinCenter(j);
 435       for(Int_t k=zax->GetFirst();k<=zax->GetLast();k++){
 436         Float_t bc = h3d->GetBinContent(i,j,k);
 437         Float_t zval = zax->GetBinCenter(k);
 438         if(bc>contref){
 439           contref = bc;
 440           peak[2] = zval;
 441           peak[1] = yval;
 442           peak[0] = xval;
 443         }
 444       }
 445     }
 446   }
 447   delete h3d;
 448
 449   //         Second selection loop
 450   Float_t bs=(binsizer+binsizez)/2.;
 451   for(Int_t i=0; i<fLines->GetEntriesFast()-1;i++){
 452     AliStrLine *l1 = (AliStrLine*)fLines->At(i);
 453     if(l1->GetDistFromPoint(peak)>2.5*bs)fLines->RemoveAt(i);
 454   }
 455   fLines->Compress();
 456   if (fDebug) cout<<"Number of tracklets (after 2nd compression) "<<fLines->GetEntriesFast()<<endl;
 457
 458
 459   if(fLines->GetEntriesFast()>1){
 460     Find3DVertex();   //  find a first candidate for the primary vertex
 461     // make a further selection on tracklets based on this first candidate
 462     fVert3D->GetXYZ(peak);
 463     if (fDebug) cout<<"FIRST V candidate: "<<peak[0]<<"; "<<peak[1]<<"; "<<peak[2]<<endl;
 464     for(Int_t i=0; i<fLines->GetEntriesFast()-1;i++){
 465       AliStrLine *l1 = (AliStrLine*)fLines->At(i);
 466       if(l1->GetDistFromPoint(peak)> fDCAcut)fLines->RemoveAt(i);
 467     }
 468     fLines->Compress();
 469     if (fDebug) cout<<"Number of tracklets (after 3rd compression) "<<fLines->GetEntriesFast()<<endl;
 470     if(fLines->GetEntriesFast()>1){
 471       retcode = 0;   // this last tracklet selection will be used
 472       delete fVert3D;
 473       fVert3D = 0;
 474     }
 475     else {
 476         retcode =1; // the previous tracklet selection will be used
 477     }
 478   }
 479   else {
 480     retcode = 0;
 481   }
 482   return retcode;
 483 }
 484
 485  //______________________________________________________________________
 486 void  AliITSVertexer3D::MakeTracklet(Double_t *pA, Double_t *pB, Int_t &nolines) {
 487   // makes a tracklet
 488   TClonesArray &lines = *fLines;
 489   if(nolines == 0){
 490     if(fLines->GetEntriesFast()>0)fLines->Clear();
 491   }
 492   if(fLines->GetEntriesFast()==fLines->GetSize()){
 493     Int_t newsize=(Int_t) 1.5*fLines->GetEntriesFast();
 494     fLines->Expand(newsize);
 495   }
 496
 497   new(lines[nolines++])AliStrLine(pA,pB,kTRUE);
 498 }
 499
 500  //______________________________________________________________________
 501 void  AliITSVertexer3D::MakeTracklet(Float_t *pA, Float_t *pB, Int_t &nolines) {// Makes a tracklet
 502   //
 503   Double_t a[3],b[3];
 504   for(Int_t i=0;i<3;i++){
 505     a[i] = pA[i];
 506     b[i] = pB[i];
 507   }
 508   MakeTracklet(a,b,nolines);
 509 }
 510
 511 //________________________________________________________
 512 void AliITSVertexer3D::PrintStatus() const {
 513   // Print current status
 514   cout <<"=======================================================\n";
 515   cout << "Loose cut on Delta Phi "<<fCoarseDiffPhiCut<<endl;
 516   cout << "Cut on tracklet DCA to Z axis "<<fMaxRCut<<endl;
 517   cout << "Cut on diamond (Z) "<<fZCutDiamond<<endl;
 518   cout << "Cut on DCA - tracklet to tracklet and to vertex "<<fDCAcut<<endl;
 519   cout <<" Max Phi difference: "<<fDiffPhiMax<<endl;
 520
 521
 522   cout <<"=======================================================\n";
 523 }