STEER/AliVertexerTracks.cxx

   1 /**************************************************************************
   2  * Copyright(c) 1998-2003, 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 //    Implementation of the vertexer from ESD tracks
  18 //
  19 // Origin: AliITSVertexerTracks
  20 //         A.Dainese, Padova,
  21 //         andrea.dainese@pd.infn.it
  22 //         M.Masera,  Torino,
  23 //         massimo.masera@to.infn.it
  24 // Moved to STEER and adapted to ESD tracks:
  25 //          F.Prino,  Torino, prino@to.infn.it
  26 //-----------------------------------------------------------------
  27
  28 //---- Root headers --------
  29 #include <TTree.h>
  30 //---- AliRoot headers -----
  31 #include "AliStrLine.h"
  32 #include "AliVertexerTracks.h"
  33 #include "AliESDtrack.h"
  34
  35 ClassImp(AliVertexerTracks)
  36
  37
  38 //----------------------------------------------------------------------------
  39 AliVertexerTracks::AliVertexerTracks():
  40  TObject(),fVert()
  41 {
  42 //
  43 // Default constructor
  44 //
  45   SetVtxStart();
  46   SetMinTracks();
  47   fDCAcut=0;
  48   fAlgo=1;
  49 }
  50 //-----------------------------------------------------------------------------
  51 AliVertexerTracks::AliVertexerTracks(Double_t xStart, Double_t yStart):
  52  TObject(),fVert()
  53 {
  54 //
  55 // Standard constructor
  56 //
  57   SetVtxStart(xStart,yStart);
  58   SetMinTracks();
  59   fDCAcut=0;
  60   fAlgo=1;
  61 }
  62 //-----------------------------------------------------------------------------
  63 AliVertexerTracks::~AliVertexerTracks() {
  64   // Default Destructor
  65   // The objects poited by the following pointers are not owned
  66   // by this class and are not deleted
  67 }
  68 //----------------------------------------------------------------------------
  69 Int_t AliVertexerTracks::PrepareTracks(TTree &trkTree) {
  70 //
  71 // Propagate tracks to initial vertex position and store them in a TObjArray
  72 //
  73   Double_t alpha,xlStart;
  74   Int_t    nTrks    = 0;
  75
  76   Int_t    nEntries = (Int_t)trkTree.GetEntries();
  77   if(!fTrkArray.IsEmpty()) fTrkArray.Clear();
  78   fTrkArray.Expand(nEntries);
  79
  80   for(Int_t i=0; i<nEntries; i++) {
  81     AliESDtrack *track = new AliESDtrack;
  82     trkTree.SetBranchAddress("tracks",&track);
  83     trkTree.GetEvent(i);
  84
  85     // propagate track to vtxSeed
  86     alpha  = track->GetAlpha();
  87     xlStart = fNominalPos[0]*TMath::Cos(alpha)+fNominalPos[1]*TMath::Sin(alpha);
  88     track->PropagateTo(xlStart,GetField());   // to vtxSeed
  89     fTrkArray.AddLast(track);
  90     nTrks++;
  91   }
  92   return nTrks;
  93 }
  94 //----------------------------------------------------------------------------
  95 AliVertex* AliVertexerTracks::VertexForSelectedTracks(TTree *trkTree) {
  96 //
  97 // Return vertex from tracks in trkTree
  98 //
  99
 100   // get tracks and propagate them to initial vertex position
 101   Int_t nTrks = PrepareTracks(*trkTree);
 102   if(nTrks < fMinTracks) {
 103     printf("TooFewTracks\n");
 104     Double_t vtx[3]={0,0,0};
 105     fVert.SetXYZ(vtx);
 106     fVert.SetDispersion(999);
 107     fVert.SetNContributors(-5);
 108     return &fVert;
 109   }
 110
 111   // Set initial vertex position from ESD
 112   if(fAlgo==1)  StrLinVertexFinderMinDist(1);
 113   if(fAlgo==2)  StrLinVertexFinderMinDist(0);
 114   if(fAlgo==3)  HelixVertexFinder();
 115   if(fAlgo==4)  VertexFinder(1);
 116   if(fAlgo==5)  VertexFinder(0);
 117   return &fVert;
 118 }
 119 //----------------------------------------------------------------------------
 120 AliVertex* AliVertexerTracks::VertexForSelectedTracks(TObjArray *trkArray) {
 121 //
 122 // Return vertex from array of tracks
 123 //
 124
 125   // get tracks and propagate them to initial vertex position
 126   Int_t nTrks = trkArray->GetEntriesFast();
 127   if(nTrks < fMinTracks) {
 128     printf("TooFewTracks\n");
 129     Double_t vtx[3]={0,0,0};
 130     fVert.SetXYZ(vtx);
 131     fVert.SetDispersion(999);
 132     fVert.SetNContributors(-5);
 133     return &fVert;
 134   }
 135   TTree *trkTree = new TTree("TreeT","tracks");
 136   AliESDtrack *esdTrack = 0;
 137   trkTree->Branch("tracks","AliESDtrack",&esdTrack);
 138   for(Int_t i=0; i<nTrks; i++){
 139     esdTrack = (AliESDtrack*)trkArray->At(i);
 140     trkTree->Fill();
 141   }
 142
 143   return VertexForSelectedTracks(trkTree);
 144 }
 145
 146 //---------------------------------------------------------------------------
 147 void AliVertexerTracks::VertexFinder(Int_t optUseWeights) {
 148
 149   // Get estimate of vertex position in (x,y) from tracks DCA
 150
 151   Double_t initPos[3];
 152   initPos[2] = 0.;
 153   for(Int_t i=0;i<2;i++)initPos[i]=fNominalPos[i];
 154   Int_t nacc = (Int_t)fTrkArray.GetEntriesFast();
 155   Double_t aver[3]={0.,0.,0.};
 156   Double_t aversq[3]={0.,0.,0.};
 157   Double_t sigmasq[3]={0.,0.,0.};
 158   Double_t sigma=0;
 159   Int_t ncombi = 0;
 160   AliESDtrack *track1;
 161   AliESDtrack *track2;
 162   Double_t alpha,mindist;
 163   Double_t field=GetField();
 164
 165   for(Int_t i=0; i<nacc; i++){
 166     track1 = (AliESDtrack*)fTrkArray.At(i);
 167     alpha=track1->GetAlpha();
 168     mindist = TMath::Cos(alpha)*fNominalPos[0]+TMath::Sin(alpha)*fNominalPos[1];
 169     AliStrLine *line1 = new AliStrLine();
 170     track1->ApproximateHelixWithLine(mindist,field,line1);
 171
 172     for(Int_t j=i+1; j<nacc; j++){
 173       track2 = (AliESDtrack*)fTrkArray.At(j);
 174       alpha=track2->GetAlpha();
 175       mindist = TMath::Cos(alpha)*fNominalPos[0]+TMath::Sin(alpha)*fNominalPos[1];
 176       AliStrLine *line2 = new AliStrLine();
 177       track2->ApproximateHelixWithLine(mindist,field,line2);
 178       Double_t distCA=line2->GetDCA(line1);
 179       if(fDCAcut<=0 || (fDCAcut>0&&distCA<fDCAcut)){
 180         Double_t pnt1[3],pnt2[3],crosspoint[3];
 181
 182         if(optUseWeights<=0){
 183           Int_t retcode = line2->Cross(line1,crosspoint);
 184           if(retcode>=0){
 185             ncombi++;
 186             for(Int_t jj=0;jj<3;jj++)aver[jj]+=crosspoint[jj];
 187             for(Int_t jj=0;jj<3;jj++)aversq[jj]+=(crosspoint[jj]*crosspoint[jj]);
 188           }
 189         }
 190         if(optUseWeights>0){
 191           Int_t retcode = line1->CrossPoints(line2,pnt1,pnt2);
 192           if(retcode>=0){
 193             Double_t alpha, cs, sn;
 194             alpha=track1->GetAlpha();
 195             cs=TMath::Cos(alpha); sn=TMath::Sin(alpha);
 196             Double_t sx1=sn*sn*track1->GetSigmaY2(), sy1=cs*cs*track1->GetSigmaY2();
 197             alpha=track2->GetAlpha();
 198             cs=TMath::Cos(alpha); sn=TMath::Sin(alpha);
 199             Double_t sx2=sn*sn*track2->GetSigmaY2(), sy2=cs*cs*track2->GetSigmaY2();
 200             Double_t sz1=track1->GetSigmaZ2(), sz2=track2->GetSigmaZ2();
 201             Double_t wx1=sx2/(sx1+sx2), wx2=1.- wx1;
 202             Double_t wy1=sy2/(sy1+sy2), wy2=1.- wy1;
 203             Double_t wz1=sz2/(sz1+sz2), wz2=1.- wz1;
 204             crosspoint[0]=wx1*pnt1[0] + wx2*pnt2[0];
 205             crosspoint[1]=wy1*pnt1[1] + wy2*pnt2[1];
 206             crosspoint[2]=wz1*pnt1[2] + wz2*pnt2[2];
 207
 208             ncombi++;
 209             for(Int_t jj=0;jj<3;jj++)aver[jj]+=crosspoint[jj];
 210             for(Int_t jj=0;jj<3;jj++)aversq[jj]+=(crosspoint[jj]*crosspoint[jj]);
 211           }
 212         }
 213       }
 214       delete line2;
 215     }
 216     delete line1;
 217   }
 218   if(ncombi>0){
 219     for(Int_t jj=0;jj<3;jj++){
 220       initPos[jj] = aver[jj]/ncombi;
 221       aversq[jj]/=ncombi;
 222       sigmasq[jj]=aversq[jj]-initPos[jj]*initPos[jj];
 223       sigma+=sigmasq[jj];
 224     }
 225     sigma=TMath::Sqrt(TMath::Abs(sigma));
 226   }
 227   else {
 228     Warning("VertexFinder","Finder did not succed");
 229     sigma=999;
 230   }
 231   fVert.SetXYZ(initPos);
 232   fVert.SetDispersion(sigma);
 233   fVert.SetNContributors(ncombi);
 234 }
 235 //---------------------------------------------------------------------------
 236 void AliVertexerTracks::HelixVertexFinder() {
 237
 238   // Get estimate of vertex position in (x,y) from tracks DCA
 239
 240
 241   Double_t initPos[3];
 242   initPos[2] = 0.;
 243   for(Int_t i=0;i<2;i++)initPos[i]=fNominalPos[i];
 244   Double_t field=GetField();
 245
 246   Int_t nacc = (Int_t)fTrkArray.GetEntriesFast();
 247
 248   Double_t aver[3]={0.,0.,0.};
 249   Double_t averquad[3]={0.,0.,0.};
 250   Double_t sigmaquad[3]={0.,0.,0.};
 251   Double_t sigma=0;
 252   Int_t ncombi = 0;
 253   AliESDtrack *track1;
 254   AliESDtrack *track2;
 255   Double_t distCA;
 256   Double_t x, par[5];
 257   Double_t alpha, cs, sn;
 258   Double_t crosspoint[3];
 259   for(Int_t i=0; i<nacc; i++){
 260     track1 = (AliESDtrack*)fTrkArray.At(i);
 261
 262
 263     for(Int_t j=i+1; j<nacc; j++){
 264       track2 = (AliESDtrack*)fTrkArray.At(j);
 265
 266       distCA=track2->PropagateToDCA(track1,field);
 267
 268       if(fDCAcut<=0 ||(fDCAcut>0&&distCA<fDCAcut)){
 269         track1->GetExternalParameters(x,par);
 270         alpha=track1->GetAlpha();
 271         cs=TMath::Cos(alpha); sn=TMath::Sin(alpha);
 272         Double_t x1=x*cs - par[0]*sn;
 273         Double_t y1=x*sn + par[0]*cs;
 274         Double_t z1=par[1];
 275         Double_t sx1=sn*sn*track1->GetSigmaY2(), sy1=cs*cs*track1->GetSigmaY2();
 276         track2->GetExternalParameters(x,par);
 277         alpha=track2->GetAlpha();
 278         cs=TMath::Cos(alpha); sn=TMath::Sin(alpha);
 279         Double_t x2=x*cs - par[0]*sn;
 280         Double_t y2=x*sn + par[0]*cs;
 281         Double_t z2=par[1];
 282         Double_t sx2=sn*sn*track2->GetSigmaY2(), sy2=cs*cs*track2->GetSigmaY2();
 283         Double_t sz1=track1->GetSigmaZ2(), sz2=track2->GetSigmaZ2();
 284         Double_t wx1=sx2/(sx1+sx2), wx2=1.- wx1;
 285         Double_t wy1=sy2/(sy1+sy2), wy2=1.- wy1;
 286         Double_t wz1=sz2/(sz1+sz2), wz2=1.- wz1;
 287         crosspoint[0]=wx1*x1 + wx2*x2;
 288         crosspoint[1]=wy1*y1 + wy2*y2;
 289         crosspoint[2]=wz1*z1 + wz2*z2;
 290
 291         ncombi++;
 292         for(Int_t jj=0;jj<3;jj++)aver[jj]+=crosspoint[jj];
 293         for(Int_t jj=0;jj<3;jj++)averquad[jj]+=(crosspoint[jj]*crosspoint[jj]);
 294       }
 295     }
 296
 297   }
 298   if(ncombi>0){
 299     for(Int_t jj=0;jj<3;jj++){
 300       initPos[jj] = aver[jj]/ncombi;
 301       averquad[jj]/=ncombi;
 302       sigmaquad[jj]=averquad[jj]-initPos[jj]*initPos[jj];
 303       sigma+=sigmaquad[jj];
 304     }
 305     sigma=TMath::Sqrt(TMath::Abs(sigma));
 306   }
 307   else {
 308     Warning("HelixVertexFinder","Finder did not succed");
 309     sigma=999;
 310   }
 311   fVert.SetXYZ(initPos);
 312   fVert.SetDispersion(sigma);
 313   fVert.SetNContributors(ncombi);
 314 }
 315 //---------------------------------------------------------------------------
 316 void AliVertexerTracks::StrLinVertexFinderMinDist(Int_t optUseWeights){
 317
 318   // Calculate the point at minimum distance to prepared tracks
 319
 320   Double_t initPos[3];
 321   initPos[2] = 0.;
 322   Double_t sigma=0;
 323   for(Int_t i=0;i<2;i++)initPos[i]=fNominalPos[i];
 324   const Int_t knacc = (Int_t)fTrkArray.GetEntriesFast();
 325   Double_t field=GetField();
 326
 327   AliESDtrack *track1;
 328   Double_t (*vectP0)[3]=new Double_t [knacc][3];
 329   Double_t (*vectP1)[3]=new Double_t [knacc][3];
 330
 331   Double_t sum[3][3];
 332   Double_t dsum[3]={0,0,0};
 333   for(Int_t i=0;i<3;i++)
 334     for(Int_t j=0;j<3;j++)sum[i][j]=0;
 335   for(Int_t i=0; i<knacc; i++){
 336     track1 = (AliESDtrack*)fTrkArray.At(i);
 337     Double_t alpha=track1->GetAlpha();
 338     Double_t mindist = TMath::Cos(alpha)*fNominalPos[0]+TMath::Sin(alpha)*fNominalPos[1];
 339     AliStrLine *line1 = new AliStrLine();
 340     track1->ApproximateHelixWithLine(mindist,field,line1);
 341
 342     Double_t p0[3],cd[3];
 343     line1->GetP0(p0);
 344     line1->GetCd(cd);
 345     Double_t p1[3]={p0[0]+cd[0],p0[1]+cd[1],p0[2]+cd[2]};
 346     vectP0[i][0]=p0[0];
 347     vectP0[i][1]=p0[1];
 348     vectP0[i][2]=p0[2];
 349     vectP1[i][0]=p1[0];
 350     vectP1[i][1]=p1[1];
 351     vectP1[i][2]=p1[2];
 352
 353     Double_t matr[3][3];
 354     Double_t dknow[3];
 355     if(optUseWeights==0)GetStrLinDerivMatrix(p0,p1,matr,dknow);
 356     if(optUseWeights==1){
 357       Double_t sigmasq[3];
 358       sigmasq[0]=track1->GetSigmaY2();
 359       sigmasq[1]=track1->GetSigmaY2();
 360       sigmasq[2]=track1->GetSigmaZ2();
 361       GetStrLinDerivMatrix(p0,p1,sigmasq,matr,dknow);
 362     }
 363
 364     for(Int_t iii=0;iii<3;iii++){
 365       dsum[iii]+=dknow[iii];
 366       for(Int_t lj=0;lj<3;lj++) sum[iii][lj]+=matr[iii][lj];
 367     }
 368     delete line1;
 369   }
 370
 371   Double_t vett[3][3];
 372   Double_t det=GetDeterminant3X3(sum);
 373
 374    if(det!=0){
 375      for(Int_t zz=0;zz<3;zz++){
 376        for(Int_t ww=0;ww<3;ww++){
 377          for(Int_t kk=0;kk<3;kk++) vett[ww][kk]=sum[ww][kk];
 378        }
 379        for(Int_t kk=0;kk<3;kk++) vett[kk][zz]=dsum[kk];
 380        initPos[zz]=GetDeterminant3X3(vett)/det;
 381      }
 382
 383
 384      for(Int_t i=0; i<knacc; i++){
 385        Double_t p0[3]={0,0,0},p1[3]={0,0,0};
 386        for(Int_t ii=0;ii<3;ii++){
 387          p0[ii]=vectP0[i][ii];
 388          p1[ii]=vectP1[i][ii];
 389        }
 390        sigma+=GetStrLinMinDist(p0,p1,initPos);
 391      }
 392
 393      sigma=TMath::Sqrt(sigma);
 394    }else{
 395     Warning("StrLinVertexFinderMinDist","Finder did not succed");
 396     sigma=999;
 397   }
 398   delete vectP0;
 399   delete vectP1;
 400   fVert.SetXYZ(initPos);
 401   fVert.SetDispersion(sigma);
 402   fVert.SetNContributors(knacc);
 403 }
 404 //_______________________________________________________________________
 405 Double_t AliVertexerTracks::GetDeterminant3X3(Double_t matr[][3]){
 406   //
 407   Double_t det=matr[0][0]*matr[1][1]*matr[2][2]-matr[0][0]*matr[1][2]*matr[2][1]-matr[0][1]*matr[1][0]*matr[2][2]+matr[0][1]*matr[1][2]*matr[2][0]+matr[0][2]*matr[1][0]*matr[2][1]-matr[0][2]*matr[1][1]*matr[2][0];
 408  return det;
 409 }
 410 //____________________________________________________________________________
 411 void AliVertexerTracks::GetStrLinDerivMatrix(Double_t *p0,Double_t *p1,Double_t m[][3],Double_t *d){
 412
 413   //
 414   Double_t x12=p0[0]-p1[0];
 415   Double_t y12=p0[1]-p1[1];
 416   Double_t z12=p0[2]-p1[2];
 417   Double_t kk=x12*x12+y12*y12+z12*z12;
 418   m[0][0]=2-2/kk*x12*x12;
 419   m[0][1]=-2/kk*x12*y12;
 420   m[0][2]=-2/kk*x12*z12;
 421   m[1][0]=-2/kk*x12*y12;
 422   m[1][1]=2-2/kk*y12*y12;
 423   m[1][2]=-2/kk*y12*z12;
 424   m[2][0]=-2/kk*x12*z12;
 425   m[2][1]=-2*y12*z12;
 426   m[2][2]=2-2/kk*z12*z12;
 427   d[0]=2*p0[0]-2/kk*p0[0]*x12*x12-2/kk*p0[2]*x12*z12-2/kk*p0[1]*x12*y12;
 428   d[1]=2*p0[1]-2/kk*p0[1]*y12*y12-2/kk*p0[0]*x12*y12-2/kk*p0[2]*z12*y12;
 429   d[2]=2*p0[2]-2/kk*p0[2]*z12*z12-2/kk*p0[0]*x12*z12-2/kk*p0[1]*z12*y12;
 430
 431 }
 432 //____________________________________________________________________________
 433 void AliVertexerTracks::GetStrLinDerivMatrix(Double_t *p0,Double_t *p1,Double_t *sigmasq,Double_t m[][3],Double_t *d){
 434   //
 435   Double_t x12=p1[0]-p0[0];
 436   Double_t y12=p1[1]-p0[1];
 437   Double_t z12=p1[2]-p0[2];
 438
 439   Double_t den= x12*x12*sigmasq[1]*sigmasq[2]+y12*y12*sigmasq[0]*sigmasq[2]+z12*z12*sigmasq[0]*sigmasq[1];
 440
 441   Double_t kk= 2*(x12*x12/sigmasq[0]+y12*y12/sigmasq[1]+z12*z12/sigmasq[2]);
 442
 443   Double_t cc[3];
 444   cc[0]=-x12/sigmasq[0];
 445   cc[1]=-y12/sigmasq[1];
 446   cc[2]=-z12/sigmasq[2];
 447
 448   Double_t ww=(-p0[0]*x12*sigmasq[1]*sigmasq[2]-p0[1]*y12*sigmasq[0]*sigmasq[2]-p0[2]*z12*sigmasq[0]*sigmasq[1])/den;
 449
 450   Double_t ss= -p0[0]*cc[0]-p0[1]*cc[1]-p0[2]*cc[2];
 451
 452   Double_t aa[3];
 453   aa[0]=x12*sigmasq[1]*sigmasq[2]/den;
 454   aa[1]=y12*sigmasq[0]*sigmasq[2]/den;
 455   aa[2]=z12*sigmasq[0]*sigmasq[1]/den;
 456
 457   m[0][0]=aa[0]*(aa[0]*kk+2*cc[0])+2*cc[0]*aa[0]+2/sigmasq[0];
 458   m[0][1]=aa[1]*(aa[0]*kk+2*cc[0])+2*cc[1]*aa[0];
 459   m[0][2]=aa[2]*(aa[0]*kk+2*cc[0])+2*cc[2]*aa[0];
 460
 461   m[1][0]=aa[0]*(aa[1]*kk+2*cc[1])+2*cc[0]*aa[1];
 462   m[1][1]=aa[1]*(aa[1]*kk+2*cc[1])+2*cc[1]*aa[1]+2/sigmasq[1];
 463   m[1][2]=aa[2]*(aa[1]*kk+2*cc[1])+2*cc[2]*aa[1];
 464
 465   m[2][0]=aa[0]*(aa[2]*kk+2*cc[2])+2*cc[0]*aa[2];
 466   m[2][1]=aa[1]*(aa[2]*kk+2*cc[2])+2*cc[1]*aa[2];
 467   m[2][2]=aa[2]*(aa[2]*kk+2*cc[2])+2*cc[2]*aa[2]+2/sigmasq[2];
 468
 469   d[0]=-ww*(aa[0]*kk+2*cc[0])-2*ss*aa[0]+2*p0[0]/sigmasq[0];
 470   d[1]=-ww*(aa[1]*kk+2*cc[1])-2*ss*aa[1]+2*p0[1]/sigmasq[1];
 471   d[2]=-ww*(aa[2]*kk+2*cc[2])-2*ss*aa[2]+2*p0[2]/sigmasq[2];
 472
 473 }
 474 //_____________________________________________________________________________
 475 Double_t AliVertexerTracks::GetStrLinMinDist(Double_t *p0,Double_t *p1,Double_t *x0){
 476   //
 477   Double_t x12=p0[0]-p1[0];
 478   Double_t y12=p0[1]-p1[1];
 479   Double_t z12=p0[2]-p1[2];
 480   Double_t x10=p0[0]-x0[0];
 481   Double_t y10=p0[1]-x0[1];
 482   Double_t z10=p0[2]-x0[2];
 483   return ((x10*x10+y10*y10+z10*z10)*(x12*x12+y12*y12+z12*z12)-(x10*x12+y10*y12+z10*z12)*(x10*x12+y10*y12+z10*z12))/(x12*x12+y12*y12+z12*z12);
 484 }