RICH/AliRICHClusterFinder.cxx

   1 /**************************************************************************
   2  * Copyright(c) 1998-1999, 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
  16
  17 #include "AliRICHClusterFinder.h"
  18 #include "AliRICHMap.h"
  19 #include <TMinuit.h>
  20 #include <TParticle.h>
  21 #include <TVector3.h>
  22 #include <AliLoader.h>
  23 #include <AliStack.h>
  24 #include <AliRun.h>
  25 #include "AliRICHParam.h"
  26
  27 void RICHMinMathieson(Int_t &npar, Double_t *gin, Double_t &chi2, Double_t *par, Int_t iflag);
  28
  29 ClassImp(AliRICHClusterFinder)
  30 //__________________________________________________________________________________________________
  31 AliRICHClusterFinder::AliRICHClusterFinder(AliRICH *pRICH)
  32 {//main ctor
  33   fRICH = pRICH;
  34   AliDebug(1,"main ctor Start.");
  35
  36   fDigitMap = 0;
  37   fRawCluster.Reset();
  38   fResolvedCluster.Reset();
  39   AliDebug(1,"main ctor Stop.");
  40 }//main ctor
  41 //__________________________________________________________________________________________________
  42 void AliRICHClusterFinder::Exec()
  43 {
  44 //Main method of cluster finder. Loops on  events and chambers, everything else is done in FindClusters()
  45   AliDebug(1,"Exec Start.");
  46
  47   R()->GetLoader()                ->LoadDigits();
  48 //  R()->GetLoader()->GetRunLoader()->LoadHeader();
  49   R()->GetLoader()->GetRunLoader()->LoadKinematics(); //header is already loaded
  50
  51   for(Int_t iEventN=0;iEventN<gAlice->GetEventsPerRun();iEventN++){//events loop
  52     AliDebug(1,Form("Processing event %i...",iEventN));
  53     R()->GetLoader()->GetRunLoader()->GetEvent(iEventN);
  54
  55     R()->GetLoader()->MakeTree("R");  R()->MakeBranch("R");
  56     R()->ResetDigits();               R()->ResetClusters();
  57
  58     R()->GetLoader()->TreeD()->GetEntry(0);
  59     for(Int_t iChamber=1;iChamber<=kNchambers;iChamber++){//chambers loop
  60       FindClusters(iChamber);
  61     }//chambers loop
  62     R()->GetLoader()->TreeR()->Fill();  R()->GetLoader()->WriteRecPoints("OVERWRITE");//write out clusters for current event
  63   }//events loop
  64
  65   R()->ResetDigits();//reset and unload everything
  66   R()->ResetClusters();
  67   R()->GetLoader()                ->UnloadDigits();
  68   R()->GetLoader()                ->UnloadRecPoints();
  69 //  R()->GetLoader()->GetRunLoader()->UnloadHeader();
  70   R()->GetLoader()->GetRunLoader()->UnloadKinematics();
  71
  72   AliDebug(1,"Stop.");
  73 }//Exec()
  74 //__________________________________________________________________________________________________
  75 void AliRICHClusterFinder::FindClusters(Int_t iChamber)
  76 {
  77 //Loops on digits for a given chamber, forms raw clusters, then tries to resolve them if requested
  78   Int_t iNdigits=R()->Digits(iChamber)->GetEntriesFast();
  79   AliDebug(1,Form("Start for chamber %i with %i digits.",iChamber,iNdigits));
  80
  81   if(iNdigits==0)return;//no digits for a given chamber, nothing to do
  82
  83   fDigitMap=new AliRICHMap(R()->Digits(iChamber));//create digit map for the given chamber
  84
  85   for(Int_t iDigN=0;iDigN<iNdigits;iDigN++){//digits loop for a given chamber
  86     AliRICHdigit *dig=(AliRICHdigit*)R()->Digits(iChamber)->At(iDigN);
  87     Int_t i=dig->X();   Int_t j=dig->Y();
  88     if(fDigitMap->TestHit(i,j)==kUsed) continue;//this digit is already taken, go after next digit
  89
  90     FormRawCluster(i,j);//form raw cluster starting from (i,j) pad
  91     AliDebug(1,"After FormRawCluster:");ToAliDebug(1,fRawCluster.Print());
  92     FindLocalMaxima();  //find number of local maxima and initial center of gravity
  93     AliDebug(1,"After FindLocalMaxima:");ToAliDebug(1,fRawCluster.Print());
  94
  95     if(AliRICHParam::IsResolveClusters()&&fNlocals<=6&&fRawCluster.Size()>1){
  96       FitCoG(); //serialization of resolved clusters will happen inside
  97     }else{//cluster size=1 or resolving is switched off
  98       WriteRawCluster();//simply output the formed raw cluster without deconvolution
  99     }
 100     fRawCluster.Reset(); fResolvedCluster.Reset();
 101   }//digits loop for a given chamber
 102
 103   delete fDigitMap;
 104
 105   AliDebug(1,"Stop.");
 106 }//FindClusters()
 107 //__________________________________________________________________________________________________
 108 void AliRICHClusterFinder::FindClusterContribs(AliRICHcluster *pCluster)
 109 {
 110 //Finds cerenkov-feedback-mip mixture for a given cluster
 111   AliDebug(1,"Start.");ToAliDebug(1,pCluster->Print());
 112
 113 //  R()->GetLoader()->GetRunLoader()->LoadHeader(); //...message from AliRunLoader...hopefully will disappear in future...
 114   // sometimes no stack found if the above line is commented out!!
 115   AliStack *pStack = R()->GetLoader()->GetRunLoader()->Stack();
 116   if(!pStack)
 117   {AliInfo("No Stack found!!! No contrib to cluster found.");return;}
 118
 119   TObjArray *pDigits = pCluster->Digits();
 120   if(!pDigits) return; //??????????
 121   Int_t iNmips=0,iNckovs=0,iNfeeds=0;
 122   TArrayI contribs(3*pCluster->Size());
 123   Int_t *pindex = new Int_t[3*pCluster->Size()];
 124   for(Int_t iDigN=0;iDigN<pCluster->Size();iDigN++) {//loop on digits of a given cluster
 125     contribs[3*iDigN]  =((AliRICHdigit*)pDigits->At(iDigN))->GetTrack(0);
 126     if (contribs[3*iDigN] >= 10000000) contribs[3*iDigN] = 0;
 127     contribs[3*iDigN+1]=((AliRICHdigit*)pDigits->At(iDigN))->GetTrack(1);
 128     if (contribs[3*iDigN+1] >= 10000000) contribs[3*iDigN+1] = 0;
 129     contribs[3*iDigN+2]=((AliRICHdigit*)pDigits->At(iDigN))->GetTrack(2);
 130     if (contribs[3*iDigN+2] >= 10000000) contribs[3*iDigN+2] = 0;
 131   }//loop on digits of a given cluster
 132   TMath::Sort(contribs.GetSize(),contribs.GetArray(),pindex);
 133   for(Int_t iDigN=0;iDigN<3*pCluster->Size()-1;iDigN++) {//loop on digits to sort tids
 134     AliDebug(1,Form("%4i for digit n. %4i",contribs[pindex[iDigN]],iDigN));
 135     if(contribs[pindex[iDigN]]!=contribs[pindex[iDigN+1]]) {
 136       TParticle* particle = pStack->Particle(contribs[pindex[iDigN]]);
 137       Int_t code   = particle->GetPdgCode();
 138       Double_t charge = 0;
 139       if(particle->GetPDG()) charge=particle->GetPDG()->Charge();
 140       AliDebug(1,Form(" charge of particle %f",charge));
 141
 142       if(code==50000050) iNckovs++;
 143       if(code==50000051) iNfeeds++;
 144       if(charge!=0) iNmips++;
 145     }
 146   }//loop on digits to sort Tid
 147
 148   if (contribs[pindex[3*pCluster->Size()-1]]!=kBad) {
 149
 150      TParticle* particle = pStack->Particle(contribs[pindex[3*pCluster->Size()-1]]);
 151      Int_t code   = particle->GetPdgCode();
 152      Double_t charge = 0;
 153      if(particle->GetPDG()) charge=particle->GetPDG()->Charge();
 154      AliDebug(1,Form(" charge of particle %f",charge));
 155      if(code==50000050) iNckovs++;
 156      if(code==50000051) iNfeeds++;
 157      if(charge!=0) iNmips++;
 158   }
 159
 160   pCluster->CFM(iNckovs,iNfeeds,iNmips);
 161 //
 162   delete [] pindex;
 163   ToAliDebug(1,pCluster->Print());
 164   AliDebug(1,"Stop.");
 165 }//FindClusterContribs()
 166 //__________________________________________________________________________________________________
 167 void  AliRICHClusterFinder::FormRawCluster(Int_t i, Int_t j)
 168 {
 169 //Builds the raw cluster (before deconvolution). Starts from the first pad (i,j) then calls itself recursevly  for all neighbours.
 170   AliDebug(1,Form("Start with digit(%i,%i) Q=%f",i,j,((AliRICHdigit*)fDigitMap->GetHit(i,j))->Q()));
 171
 172   fRawCluster.AddDigit((AliRICHdigit*) fDigitMap->GetHit(i,j));//take this pad in cluster
 173   fDigitMap->FlagHit(i,j);//flag this pad as taken
 174
 175   Int_t listX[4], listY[4];    //  Now look recursively for all neighbours
 176   for (Int_t iNei=0;iNei<R()->P()->PadNeighbours(i,j,listX,listY);iNei++)
 177     if(fDigitMap->TestHit(listX[iNei],listY[iNei])==kUnused) FormRawCluster(listX[iNei],listY[iNei]);
 178 }//FormRawCluster()
 179 //__________________________________________________________________________________________________
 180 void AliRICHClusterFinder::FindLocalMaxima()
 181 {
 182 //find number of local maxima in the current raw cluster and then calculates initial center of gravity
 183   fNlocals=0;
 184   AliDebug(1,Form("Cluster size of the Raw cluster ---> %i",fRawCluster.Size()));
 185   for(Int_t iDig1=0;iDig1<fRawCluster.Size();iDig1++) {
 186     Int_t iNotMax = 0;
 187     AliRICHdigit *pDig1 = (AliRICHdigit *)fRawCluster.Digits()->At(iDig1);
 188     if(!pDig1) {fNlocals=0;return;}
 189     TVector pad1 = pDig1->Pad();
 190     Int_t padQ1 = (Int_t)(pDig1->Q()+0.1);
 191     Int_t padC1 = pDig1->ChFbMi();
 192     for(Int_t iDig2=0;iDig2<fRawCluster.Size();iDig2++) {
 193       AliRICHdigit *pDig2 = (AliRICHdigit *)fRawCluster.Digits()->At(iDig2);
 194       if(!pDig2) {fNlocals=0;return;}
 195       TVector pad2 = pDig2->Pad();
 196       Int_t padQ2 = (Int_t)(pDig2->Q()+0.1);
 197       if(iDig1==iDig2) continue;
 198       Int_t diffx = TMath::Sign(Int_t(pad1[0]-pad2[0]),1);
 199       Int_t diffy = TMath::Sign(Int_t(pad1[1]-pad2[1]),1);
 200       if((diffx+diffy)<=1) {
 201          if(padQ2>=padQ1) iNotMax++;
 202       }
 203     }
 204     if(iNotMax==0) {
 205       TVector2 x2=AliRICHParam::Pad2Loc(pad1);
 206       fLocalX[fNlocals]=x2.X();fLocalY[fNlocals]=x2.Y();
 207       fLocalQ[fNlocals] = (Double_t)padQ1;
 208       fLocalC[fNlocals] = padC1;
 209       fNlocals++;
 210     }
 211   }
 212   AliDebug(1,Form("Number of local maxima found ---> %i",fNlocals));
 213   fRawCluster.CoG(fNlocals); //first initial approximation of the CoG...to start minimization.
 214 }//FindLocalMaxima()
 215 //__________________________________________________________________________________________________
 216 void AliRICHClusterFinder::WriteRawCluster()
 217 {
 218 //Add the current raw cluster to the list of clusters
 219   AliDebug(1,"Start.");
 220
 221   FindClusterContribs(&fRawCluster);
 222   R()->AddCluster(fRawCluster);
 223
 224   ToAliDebug(1,fRawCluster.Print()); AliDebug(1,"Stop.");
 225 }//WriteRawCluster()
 226 //__________________________________________________________________________________________________
 227 void AliRICHClusterFinder::WriteResolvedCluster()
 228 {
 229 //Add the current resolved cluster to the list of clusters
 230   AliDebug(1,"Start.");
 231
 232   FindClusterContribs(&fResolvedCluster);
 233   R()->AddCluster(fResolvedCluster);
 234
 235   ToAliDebug(1,fResolvedCluster.Print()); AliDebug(1,"Stop.");
 236 }//WriteResolvedCluster()
 237 //__________________________________________________________________________________________________
 238 void AliRICHClusterFinder::FitCoG()
 239 {
 240 //Fits cluster of size  by the corresponding number of Mathieson shapes.
 241 //This methode is only invoked in case everything is ok to start deconvolution
 242   AliDebug(1,"Start with:"); ToAliDebug(1,fRawCluster.Print());
 243
 244   Double_t arglist;
 245   Int_t ierflag = 0;
 246
 247   AliDebug(1,Form("MINUIT Started with %i parameters and %i local maxima",3*fNlocals-1,fNlocals));
 248
 249 //  TMinuit *pMinuit = new TMinuit(3*fNlocals-1);
 250   TMinuit *pMinuit = new TMinuit(100);
 251   pMinuit->mninit(5,10,7);
 252
 253   arglist = -1;
 254   pMinuit->mnexcm("SET PRI",&arglist, 1, ierflag);
 255   pMinuit->mnexcm("SET NOW",&arglist, 0, ierflag);
 256
 257   TString chname;
 258   Int_t ierflg;
 259
 260   pMinuit->SetObjectFit((TObject*)this);
 261   pMinuit->SetFCN(RICHMinMathieson);
 262
 263   Double_t vstart,lower, upper;
 264   Double_t stepX= 0.01;
 265   Double_t stepY= 0.01;
 266   Double_t stepQ= 0.01;
 267
 268   for(Int_t i=0;i<fNlocals;i++) {
 269     AliDebug(1,Form(" local minimum n. %i with Xstart %f and Ystart %f",i,fLocalX[i],fLocalY[i]));
 270     vstart   = fLocalX[i];
 271     lower    = vstart - 2*AliRICHParam::PadSizeX();
 272     upper    = vstart + 2*AliRICHParam::PadSizeX();
 273     pMinuit->mnparm(3*i  ,Form("xCoG  %i",i),vstart,stepX,lower,upper,ierflag);
 274     AliDebug(1,Form("xCoG %i vstart %f lower %f upper %f ",i,vstart,lower,upper));
 275
 276     vstart   = fLocalY[i];
 277     lower    = vstart - 2*AliRICHParam::PadSizeY();
 278     upper    = vstart + 2*AliRICHParam::PadSizeY();
 279     pMinuit->mnparm(3*i+1,Form("yCoG  %i",i),vstart,stepY,lower,upper,ierflag);
 280     AliDebug(1,Form("yCoG %i vstart %f lower %f upper %f ",i,vstart,lower,upper));
 281     if(i==fNlocals-1) break;                    // last parameter is constrained
 282     vstart = fLocalQ[i]/fRawCluster.Q();
 283     lower  = 0;
 284     upper  = 1;
 285     pMinuit->mnparm(3*i+2,Form("qfrac %i",i),vstart,stepQ,lower,upper,ierflag);
 286     AliDebug(1,Form("qfrac %i vstart %f lower %f upper %f ",i,vstart,lower,upper));
 287   }
 288
 289   arglist = -1;
 290   pMinuit->mnexcm("SET NOGR",&arglist, 1, ierflag);
 291   arglist = 1;
 292   pMinuit->mnexcm("SET ERR", &arglist, 1,ierflg);
 293   arglist = -1;
 294   pMinuit->mnexcm("SIMPLEX",&arglist, 0, ierflag);
 295   pMinuit->mnexcm("MIGRAD",&arglist, 0, ierflag);
 296 //  pMinuit->mnexcm("EXIT" ,&arglist, 0, ierflag);
 297
 298   Double_t xCoG[50],yCoG[50],qfracCoG[50];
 299   Double_t eps, b1, b2;
 300
 301   Double_t qfraclast=0;
 302   for(Int_t i=0;i<fNlocals;i++) {
 303     pMinuit->mnpout(3*i  ,chname,     xCoG[i], eps , b1, b2, ierflg);
 304     pMinuit->mnpout(3*i+1,chname,     yCoG[i], eps , b1, b2, ierflg);
 305     if(i==fNlocals-1) break;
 306     pMinuit->mnpout(3*i+2,chname, qfracCoG[i], eps , b1, b2, ierflg);
 307     qfraclast+=qfracCoG[i];
 308    }
 309   qfracCoG[fNlocals-1] = 1 - qfraclast;
 310
 311   delete pMinuit;
 312
 313   for(Int_t i=0;i<fNlocals;i++){//resolved positions loop
 314     fResolvedCluster.Fill(&fRawCluster,xCoG[i],yCoG[i],qfracCoG[i],fLocalC[i]);
 315     WriteResolvedCluster();
 316   }
 317
 318
 319   AliDebug(1,"Stop.");
 320
 321 }//FitCoG()
 322 //__________________________________________________________________________________________________
 323 void RICHMinMathieson(Int_t &npar, Double_t *, Double_t &chi2, Double_t *par, Int_t )
 324 {
 325 //Mathieson minimization function
 326
 327   AliRICHcluster *pRawCluster = ((AliRICHClusterFinder*)gMinuit->GetObjectFit())->GetRawCluster();
 328
 329   TVector2 centroid[50];
 330   Double_t q[50];
 331   Int_t nFunctions = (npar+1)/3;
 332   Double_t qfract = 0;
 333   for(Int_t i=0;i<nFunctions;i++) {
 334     centroid[i].Set(par[3*i],par[3*i+1]);
 335     if(i==nFunctions-1) break;
 336     q[i]=par[3*i+2];
 337     qfract+=q[i];
 338   }
 339   q[nFunctions-1] = 1 - qfract;
 340
 341   chi2 = 0;
 342   Int_t qtot = pRawCluster->Q();
 343   for(Int_t i=0;i<pRawCluster->Size();i++) {
 344     TVector  pad=((AliRICHdigit *)pRawCluster->Digits()->At(i))->Pad();
 345     Double_t padQ = ((AliRICHdigit *)pRawCluster->Digits()->At(i))->Q();
 346     Double_t qfracpar=0;
 347     for(Int_t j=0;j<nFunctions;j++) {
 348       qfracpar += q[j]*AliRICHParam::FracQdc(centroid[j],pad);
 349     }
 350     chi2 += TMath::Power((qtot*qfracpar-padQ),2)/padQ;
 351   }
 352 }//RICHMinMathieson()
 353 //__________________________________________________________________________________________________