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 <climits>
  30 #include "AliHLTTPCCATrackerComponent.h"
  31 #include "AliHLTTPCTransform.h"
  32 #include "AliHLTTPCCATracker.h"
  33 #include "AliHLTTPCCAHit.h"
  34 #include "AliHLTTPCCAOutTrack.h"
  35
  36 #include "AliHLTTPCSpacePointData.h"
  37 #include "AliHLTTPCClusterDataFormat.h"
  38 #include "AliHLTTPCTransform.h"
  39 #include "AliHLTTPCTrackSegmentData.h"
  40 #include "AliHLTTPCTrackArray.h"
  41 #include "AliHLTTPCTrackletDataFormat.h"
  42 #include "AliHLTTPCDefinitions.h"
  43 #include "TStopwatch.h"
  44 #include "TMath.h"
  45
  46 /** ROOT macro for the implementation of ROOT specific class methods */
  47 ClassImp(AliHLTTPCCATrackerComponent)
  48
  49 AliHLTTPCCATrackerComponent::AliHLTTPCCATrackerComponent()
  50   :
  51   fTracker(NULL),
  52   fBField(0)
  53 {
  54   // see header file for class documentation
  55   // or
  56   // refer to README to build package
  57   // or
  58   // visit http://web.ift.uib.no/~kjeks/doc/alice-hlt
  59 }
  60
  61 AliHLTTPCCATrackerComponent::AliHLTTPCCATrackerComponent(const AliHLTTPCCATrackerComponent&)
  62   :
  63   AliHLTProcessor(),
  64   fTracker(NULL),
  65   fBField(0)
  66 {
  67   // see header file for class documentation
  68   HLTFatal("copy constructor untested");
  69 }
  70
  71 AliHLTTPCCATrackerComponent& AliHLTTPCCATrackerComponent::operator=(const AliHLTTPCCATrackerComponent&)
  72 {
  73   // see header file for class documentation
  74   HLTFatal("assignment operator untested");
  75   return *this;
  76 }
  77
  78 AliHLTTPCCATrackerComponent::~AliHLTTPCCATrackerComponent()
  79 {
  80   // see header file for class documentation
  81   delete fTracker;
  82 }
  83
  84 //
  85 // Public functions to implement AliHLTComponent's interface.
  86 // These functions are required for the registration process
  87 //
  88
  89 const char* AliHLTTPCCATrackerComponent::GetComponentID()
  90 {
  91   // see header file for class documentation
  92   return "TPCCATracker";
  93 }
  94
  95 void AliHLTTPCCATrackerComponent::GetInputDataTypes( vector<AliHLTComponentDataType>& list)
  96 {
  97   // see header file for class documentation
  98   list.clear();
  99   list.push_back( AliHLTTPCDefinitions::fgkClustersDataType );
 100 }
 101
 102 AliHLTComponentDataType AliHLTTPCCATrackerComponent::GetOutputDataType()
 103 {
 104   // see header file for class documentation
 105   return AliHLTTPCDefinitions::fgkTrackSegmentsDataType;
 106 }
 107
 108 void AliHLTTPCCATrackerComponent::GetOutputDataSize( unsigned long& constBase, double& inputMultiplier )
 109 {
 110   // define guess for the output data size
 111   constBase = 200;       // minimum size
 112   inputMultiplier = 0.5; // size relative to input
 113 }
 114
 115 AliHLTComponent* AliHLTTPCCATrackerComponent::Spawn()
 116 {
 117   // see header file for class documentation
 118   return new AliHLTTPCCATrackerComponent;
 119 }
 120
 121 int AliHLTTPCCATrackerComponent::DoInit( int argc, const char** argv )
 122 {
 123   // Initialize the CA tracker component
 124   //
 125   // arguments could be:
 126   // bfield - the magnetic field value
 127   //
 128
 129   if ( fTracker ) return EINPROGRESS;
 130
 131   fTracker = new AliHLTTPCCATracker();
 132
 133   // read command line
 134
 135   int i = 0;
 136   char* cpErr;
 137   while ( i < argc ){
 138     if ( !strcmp( argv[i], "bfield" ) ){
 139       if ( i+1 >= argc )
 140         {
 141           Logging( kHLTLogError, "HLT::TPCCATracker::DoInit", "Missing B-field", "Missing B-field specifier." );
 142           return ENOTSUP;
 143         }
 144       fBField = strtod( argv[i+1], &cpErr );
 145       if ( *cpErr )
 146         {
 147           Logging( kHLTLogError, "HLT::TPCCATracker::DoInit", "Missing multiplicity", "Cannot convert B-field specifier '%s'.", argv[i+1] );
 148           return EINVAL;
 149         }
 150
 151       Logging( kHLTLogDebug, "HLT::TPCCATracker::DoInit", "Reading command line",
 152                "Magnetic field value is set to %f kG", fBField );
 153
 154       i += 2;
 155       continue;
 156     }
 157
 158     Logging(kHLTLogError, "HLT::TPCCATracker::DoInit", "Unknown Option", "Unknown option '%s'", argv[i] );
 159     return EINVAL;
 160   }
 161
 162   return 0;
 163 }
 164
 165 int AliHLTTPCCATrackerComponent::DoDeinit()
 166 {
 167   // see header file for class documentation
 168   if ( fTracker ) delete fTracker;
 169   fTracker = NULL;
 170   return 0;
 171 }
 172
 173 int AliHLTTPCCATrackerComponent::DoEvent
 174 (
 175  const AliHLTComponentEventData& evtData,
 176  const AliHLTComponentBlockData* blocks,
 177  AliHLTComponentTriggerData& /*trigData*/,
 178  AliHLTUInt8_t* outputPtr,
 179  AliHLTUInt32_t& size,
 180  vector<AliHLTComponentBlockData>& outputBlocks )
 181 {
 182
 183   AliHLTUInt32_t MaxBufferSize = size;
 184   size = 0; // output size
 185
 186   TStopwatch timer;
 187
 188   // Event reconstruction in one TPC slice with CA Tracker
 189
 190   Logging( kHLTLogDebug, "HLT::TPCCATracker::DoEvent", "DoEvent", "DoEvent()" );
 191   if ( evtData.fBlockCnt<=0 )
 192     {
 193       Logging( kHLTLogWarning, "HLT::TPCCATracker::DoEvent", "DoEvent", "no blocks in event" );
 194       return 0;
 195     }
 196
 197   const AliHLTComponentBlockData* iter = NULL;
 198   unsigned long ndx;
 199   AliHLTTPCClusterData* inPtrSP;
 200
 201   // Determine the slice number
 202
 203   Int_t slice=-1;
 204   {
 205     std::vector<Int_t> slices;
 206     std::vector<Int_t>::iterator slIter;
 207     std::vector<unsigned> sliceCnts;
 208     std::vector<unsigned>::iterator slCntIter;
 209
 210     for ( ndx = 0; ndx < evtData.fBlockCnt; ndx++ ){
 211       iter = blocks+ndx;
 212       if ( iter->fDataType != AliHLTTPCDefinitions::fgkClustersDataType ) continue;
 213
 214       slice = AliHLTTPCDefinitions::GetMinSliceNr( *iter );
 215
 216       Bool_t found = 0;
 217       slCntIter = sliceCnts.begin();
 218       for( slIter = slices.begin(); slIter!=slices.end(); slIter++, slCntIter++ ){
 219         if ( *slIter == slice ){
 220           found = kTRUE;
 221           break;
 222         }
 223       }
 224       if ( !found ){
 225         slices.push_back( slice );
 226         sliceCnts.push_back( 1 );
 227       } else *slCntIter++;
 228     }
 229
 230
 231     // Determine slice number to really use.
 232     if ( slices.size()>1 )
 233       {
 234         Logging( kHLTLogError, "HLT::TPCSliceTracker::DoEvent", "Multiple slices found in event",
 235                  "Multiple slice numbers found in event 0x%08lX (%lu). Determining maximum occuring slice number...",
 236                  evtData.fEventID, evtData.fEventID );
 237         unsigned maxCntSlice=0;
 238         slCntIter = sliceCnts.begin();
 239         for( slIter = slices.begin(); slIter != slices.end(); slIter++, slCntIter++ )
 240           {
 241             Logging( kHLTLogError, "HLT::TPCSliceTracker::DoEvent", "Multiple slices found in event",
 242                      "Slice %lu found %lu times.", *slIter, *slCntIter );
 243             if ( maxCntSlice<*slCntIter )
 244               {
 245                 maxCntSlice = *slCntIter;
 246                 slice = *slIter;
 247               }
 248           }
 249         Logging( kHLTLogError, "HLT::TPCSliceTracker::DoEvent", "Multiple slices found in event",
 250                  "Using slice %lu.", slice );
 251       }
 252     else if ( slices.size()>0 )
 253       {
 254         slice = *(slices.begin());
 255       }
 256   }
 257
 258   if( slice<0 ){
 259     Logging( kHLTLogWarning, "HLT::TPCCATracker::DoEvent", "DoEvent", "no slices found in event" );
 260     return 0;
 261   }
 262
 263
 264   // Initialize the tracker
 265
 266   Double_t Bz = fBField;
 267
 268   {
 269     if( !fTracker ) fTracker = new AliHLTTPCCATracker;
 270     Int_t iSec = slice;
 271     Double_t inRmin = 83.65;
 272     //    Double_t inRmax = 133.3;
 273     //    Double_t outRmin = 133.5;
 274     Double_t outRmax = 247.7;
 275     Double_t plusZmin = 0.0529937;
 276     Double_t plusZmax = 249.778;
 277     Double_t minusZmin = -249.645;
 278     Double_t minusZmax = -0.0799937;
 279     Double_t dalpha = 0.349066;
 280     Double_t alpha = 0.174533 + dalpha*iSec;
 281
 282     Bool_t zPlus = (iSec<18 );
 283     Double_t zMin =  zPlus ?plusZmin :minusZmin;
 284     Double_t zMax =  zPlus ?plusZmax :minusZmax;
 285     //TPCZmin = -249.645, ZMax = 249.778
 286     //    Double_t rMin =  inRmin;
 287     //    Double_t rMax =  outRmax;
 288     Int_t NRows = AliHLTTPCTransform::GetNRows();
 289
 290     Double_t padPitch = 0.4;
 291     Double_t sigmaZ = 0.228808;
 292
 293      Double_t rowX[NRows];
 294     for( Int_t irow=0; irow<NRows; irow++){
 295       rowX[irow] = AliHLTTPCTransform::Row2X( irow );
 296     }
 297
 298     AliHLTTPCCAParam param;
 299     param.Initialize( iSec, NRows, rowX, alpha, dalpha,
 300                       inRmin, outRmax, zMin, zMax, padPitch, sigmaZ, Bz );
 301     param.YErrorCorrection() = 1;
 302     param.ZErrorCorrection() = 2;
 303
 304     fTracker->Initialize( param );
 305
 306   }
 307
 308
 309   // min and max patch numbers and row numbers
 310
 311   Int_t row[2] = {0,0};
 312   Int_t minPatch=INT_MAX, maxPatch = -1;
 313
 314   // total n Hits
 315
 316   Int_t nHitsTotal = 0;
 317
 318   // sort patches
 319
 320   std::vector<unsigned long> patchIndices;
 321
 322   for ( ndx = 0; ndx < evtData.fBlockCnt; ndx++ ){
 323     iter = blocks+ndx;
 324     if( iter->fDataType != AliHLTTPCDefinitions::fgkClustersDataType ) continue;
 325     if( slice!=AliHLTTPCDefinitions::GetMinSliceNr( *iter ) ) continue;
 326     inPtrSP = (AliHLTTPCClusterData*)(iter->fPtr);
 327     nHitsTotal+=inPtrSP->fSpacePointCnt;
 328     Int_t patch = AliHLTTPCDefinitions::GetMinPatchNr( *iter );
 329     if ( minPatch>patch ){
 330       minPatch = patch;
 331       row[0] = AliHLTTPCTransform::GetFirstRow( patch );
 332     }
 333     if ( maxPatch<patch ){
 334       maxPatch = patch;
 335       row[1] = AliHLTTPCTransform::GetLastRow( patch );
 336     }
 337     std::vector<unsigned long>::iterator pIter = patchIndices.begin();
 338     while( pIter!=patchIndices.end() && AliHLTTPCDefinitions::GetMinPatchNr( blocks[*pIter] ) < patch ){
 339       pIter++;
 340     }
 341     patchIndices.insert( pIter, ndx );
 342   }
 343
 344
 345   // pass event to CA Tracker
 346
 347   fTracker->StartEvent();
 348
 349   AliHLTTPCCAHit vHits[nHitsTotal]; // CA hit array
 350   Double_t vHitStoreX[nHitsTotal];       // hit X coordinates
 351   Int_t vHitStoreID[nHitsTotal];            // hit ID's
 352   Int_t vHitRowID[nHitsTotal];            // hit ID's
 353
 354   Int_t nHits = 0;
 355
 356   Logging( kHLTLogDebug, "HLT::TPCCATracker::DoEvent", "Reading hits",
 357            "Total %d hits to read for slice %d", nHitsTotal, slice );
 358
 359   Int_t nClusters=0;
 360
 361   for( std::vector<unsigned long>::iterator pIter = patchIndices.begin(); pIter!=patchIndices.end(); pIter++ ){
 362     ndx = *pIter;
 363     iter = blocks+ndx;
 364
 365     Int_t patch = AliHLTTPCDefinitions::GetMinPatchNr( *iter );
 366     inPtrSP = (AliHLTTPCClusterData*)(iter->fPtr);
 367
 368     Logging( kHLTLogDebug, "HLT::TPCCATracker::DoEvent", "Reading hits",
 369              "Reading %d hits for slice %d - patch %d", inPtrSP->fSpacePointCnt, slice, patch );
 370
 371     // Read patch hits, row by row
 372
 373     Int_t oldRow = -1;
 374     Int_t nRowHits = 0;
 375     Int_t firstRowHit = 0;
 376     for (UInt_t i=0; i<inPtrSP->fSpacePointCnt; i++ ){
 377       AliHLTTPCSpacePointData* pSP = &(inPtrSP->fSpacePoints[i]);
 378
 379       if( pSP->fPadRow != oldRow ){
 380         if( oldRow>=0 ) fTracker->ReadHitRow( oldRow, vHits+firstRowHit, nRowHits );
 381         oldRow = pSP->fPadRow;
 382         firstRowHit = nHits;
 383         nRowHits = 0;
 384       }
 385       AliHLTTPCCAHit &h = vHits[nHits];
 386       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;
 387
 388       h.Y() = pSP->fY;
 389       h.Z() = pSP->fZ;
 390       h.ErrY() = TMath::Sqrt(TMath::Abs(pSP->fSigmaY2));
 391       h.ErrZ() = TMath::Sqrt(TMath::Abs(pSP->fSigmaZ2));
 392       if( h.ErrY()<.1 ) h.ErrY() = .1;
 393       if( h.ErrZ()<.1 ) h.ErrZ() = .1;
 394       if( h.ErrY()>1. ) h.ErrY() = 1.;
 395       if( h.ErrZ()>1. ) h.ErrZ() = 1.;
 396       h.ID() = nHits;
 397       vHitStoreX[nHits] = pSP->fX;
 398       vHitStoreID[nHits] = pSP->fID;
 399       vHitRowID[nHits] = pSP->fPadRow;
 400       nHits++;
 401       nRowHits++;
 402       nClusters++;
 403     }
 404     if( oldRow>=0 ) fTracker->ReadHitRow( oldRow, vHits+firstRowHit, nRowHits );
 405   }
 406
 407   // reconstruct the event
 408
 409   TStopwatch timerReco;
 410
 411   fTracker->Reconstruct();
 412
 413   timerReco.Stop();
 414
 415   Int_t ret = 0;
 416
 417   Logging( kHLTLogDebug, "HLT::TPCCATracker::DoEvent", "Reconstruct",
 418            "%d tracks found for slice %d",fTracker->NOutTracks(), slice);
 419
 420   // write reconstructed tracks
 421
 422   AliHLTTPCTrackletData* outPtr = (AliHLTTPCTrackletData*)(outputPtr);
 423
 424   AliHLTTPCTrackSegmentData* currOutTracklet = outPtr->fTracklets;
 425
 426   Int_t ntracks = fTracker->NOutTracks();
 427
 428   UInt_t mySize =   ((AliHLTUInt8_t *)currOutTracklet) -  ((AliHLTUInt8_t *)outputPtr);
 429
 430   outPtr->fTrackletCnt = 0;
 431
 432   for( int itr=0; itr<ntracks; itr++ ){
 433
 434     AliHLTTPCCAOutTrack &t = fTracker->OutTracks()[itr];
 435
 436     //Logging( kHLTLogDebug, "HLT::TPCCATracker::DoEvent", "Wrtite output","track %d with %d hits", itr, t.NHits());
 437
 438     // calculate output track size
 439
 440     UInt_t dSize = sizeof(AliHLTTPCTrackSegmentData) + t.NHits()*sizeof(UInt_t);
 441
 442     if( mySize + dSize > MaxBufferSize ){
 443       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);
 444       ret = -ENOSPC;
 445       break;
 446     }
 447
 448     // convert CA track parameters to HLT Track Segment
 449
 450     Int_t iFirstHit = fTracker->OutTrackHits()[t.FirstHitRef()];
 451     Int_t iLastHit = fTracker->OutTrackHits()[t.FirstHitRef()+t.NHits()-1];
 452
 453     AliHLTTPCCAHit &firstHit = vHits[iFirstHit];
 454     AliHLTTPCCAHit &lastHit = vHits[iLastHit];
 455
 456     t.Param().TransportBz(Bz, vHitStoreX[iFirstHit], firstHit.Y(), firstHit.Z() );
 457
 458     currOutTracklet->fX = t.Param().Par()[0];
 459     currOutTracklet->fY = t.Param().Par()[1];
 460     currOutTracklet->fZ = t.Param().Par()[2];
 461     Double_t qp = t.Param().Par()[6];
 462     Double_t p = TMath::Abs(qp)>1.e-5 ?1./TMath::Abs(qp) :1.e5;
 463     Double_t ex = t.Param().Par()[3];
 464     Double_t ey = t.Param().Par()[4];
 465     Double_t ez = t.Param().Par()[5];
 466     Double_t et = TMath::Sqrt( ex*ex + ey*ey );
 467
 468     currOutTracklet->fCharge = (qp>0) ?+1 :(qp<0 ?-1 :0);
 469     currOutTracklet->fPt = p*et;
 470
 471     Double_t h3 =  TMath::Abs(ex) >1.e-5 ? p*ex/et :0;
 472     Double_t h4 =  TMath::Abs(ey) >1.e-5 ? p*ey/et :0;
 473     Double_t h5;
 474     Double_t h6 =  - currOutTracklet->fCharge * p * currOutTracklet->fPt;
 475
 476     currOutTracklet->fPterr = ( h3*h3*t.Param().Cov()[9] + h4*h4*t.Param().Cov()[14] + h6*h6*t.Param().Cov()[27]
 477                                 + 2.*(h3*h4*t.Param().Cov()[13]+h3*h6*t.Param().Cov()[24]+h4*h6*t.Param().Cov()[25] )
 478                                 );
 479     currOutTracklet->fPsi = TMath::ATan2(ey, ex);
 480
 481     h3 =  ex/(et*et);
 482     h4 = -ey/(et*et);
 483     currOutTracklet->fPsierr = h3*h3*t.Param().Cov()[9] + h4*h4*t.Param().Cov()[14] + 2.*h3*h4*t.Param().Cov()[13];
 484
 485     currOutTracklet->fTgl = TMath::Abs(et)>1.e-5  ? ez/et :1.e5;
 486
 487     if( TMath::Abs(et) >1.e-2 ){
 488       h3 = -ez*ex/et/et;
 489       h4 = -ez*ey/et/et;
 490       h5 = 1.;
 491       currOutTracklet->fTglerr =  ( h3*h3*t.Param().Cov()[9] + h4*h4*t.Param().Cov()[14] + h5*h5*t.Param().Cov()[20]
 492                                     + 2.*(h3*h4*t.Param().Cov()[13]+h3*h5*t.Param().Cov()[18]+h4*h5*t.Param().Cov()[19] )
 493                                     )/et/et;
 494     }else{
 495       currOutTracklet->fTglerr =  1.e-2;
 496     }
 497
 498     currOutTracklet->fCharge = -currOutTracklet->fCharge;
 499
 500     t.Param().TransportBz(Bz, vHitStoreX[iLastHit], lastHit.Y(), lastHit.Z() );
 501
 502     currOutTracklet->fLastX = t.Param().Par()[0];
 503     currOutTracklet->fLastY = t.Param().Par()[1];
 504     currOutTracklet->fLastZ = t.Param().Par()[2];
 505
 506 #ifdef INCLUDE_TPC_HOUGH
 507 #ifdef ROWHOUGHPARAMS
 508     currOutTracklet->fTrackID = 0;
 509     currOutTracklet->fRowRange1 = vHitRowID[iFirstHit];
 510     currOutTracklet->fRowRange2 = vHitRowID[iLastHit];
 511     currOutTracklet->fSector = slice;
 512     currOutTracklet->fPID = 211;
 513 #endif
 514 #endif // INCLUDE_TPC_HOUGH
 515
 516
 517     currOutTracklet->fNPoints = t.NHits();
 518
 519     for( Int_t i=0; i<t.NHits(); i++ ){
 520       currOutTracklet->fPointIDs[i] = vHitStoreID[fTracker->OutTrackHits()[t.FirstHitRef()+i]];
 521     }
 522
 523     currOutTracklet = (AliHLTTPCTrackSegmentData*)( (Byte_t *)currOutTracklet + dSize );
 524     mySize+=dSize;
 525     outPtr->fTrackletCnt++;
 526   }
 527
 528
 529   AliHLTComponentBlockData bd;
 530   FillBlockData( bd );
 531   bd.fOffset = 0;
 532   bd.fSize = mySize;
 533   bd.fSpecification = AliHLTTPCDefinitions::EncodeDataSpecification( slice, slice, minPatch, maxPatch );
 534   outputBlocks.push_back( bd );
 535
 536   size = mySize;
 537
 538   timerReco.Stop();
 539
 540   // Set log level to "Warning" for on-line system monitoring
 541
 542   Logging( kHLTLogWarning, "HLT::TPCCATracker::DoEvent", "Tracks",
 543            "CATracker slice %d: output %d tracks;  input %d clusters, patches %d..%d, rows %d..%d; reco time %d/%d us",
 544            slice, ntracks, nClusters, minPatch, maxPatch, row[0], row[1], (Int_t) (timer.RealTime()*1.e6), (Int_t) (timerReco.RealTime()*1.e6) );
 545
 546   return ret;
 547
 548 }
 549
 550