Cluster finding improved.
[u/mrichter/AliRoot.git] / HMPID / AliHMPIDCluster.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 #include "AliHMPIDCluster.h"  //class header
17 #include <TMinuit.h>         //Solve()
18 #include <TClonesArray.h>    //Solve()
19 #include <TMarker.h>         //Draw()
20 ClassImp(AliHMPIDCluster)
21 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
22 void AliHMPIDCluster::CoG()
23 {
24 // Calculates naive cluster position as a center of gravity of its digits.
25 // Arguments: none 
26 //   Returns: none
27   
28 //  if(fDigs==0) return;                                //no digits in this cluster
29   fX=fY=fQ=0;                                           //set cluster position to (0,0) to start to collect contributions
30   Int_t maxQpad=-1,maxQ=-1;                             //to calculate the pad with the highest charge
31   AliHMPIDDigit *pDig;
32   for(Int_t iDig=0;iDig<fDigs->GetEntriesFast();iDig++){//digits loop
33     pDig=(AliHMPIDDigit*)fDigs->At(iDig);               //get pointer to next digit
34     Float_t q=pDig->Q();                                //get QDC 
35     fX += pDig->LorsX()*q;fY +=pDig->LorsY()*q;         //add digit center weighted by QDC
36     fQ+=q;                                              //increment total charge 
37     if(q>maxQ) {maxQpad = pDig->Pad();maxQ=(Int_t)q;}   // to find pad with highest charge
38   }//digits loop
39   if ( fQ != 0 )   fX/=fQ;fY/=fQ;                       //final center of gravity
40   
41  
42   CorrSin();                                            //correct it by sinoid   
43   fCh=pDig->Ch();                                       //initialize chamber number
44   fMaxQpad = maxQpad; fMaxQ=maxQ;                       //store max charge pad to the field
45   fXi=fX+99; fYi=fY+99; fQi=fQ+99;                      //initial local max position is to be shifted artificially 
46   fSt=kCoG;
47 }//CoG()
48 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
49 void AliHMPIDCluster::CorrSin() 
50 {
51 // Correction of cluster x position due to sinoid, see HMPID TDR  page 30
52 // Arguments: none
53 //   Returns: none
54   AliHMPIDDigit dig;dig.Manual1(Ch(),fX,fY);                                               //tmp digit to get it center
55   Float_t x=fX-dig.LorsX();  
56   fX+=3.31267e-2*TMath::Sin(2*TMath::Pi()/0.8*x)-2.66575e-3*TMath::Sin(4*TMath::Pi()/0.8*x)+2.80553e-3*TMath::Sin(6*TMath::Pi()/0.8*x)+0.0070;
57 }
58 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
59 void AliHMPIDCluster::Draw(Option_t*)
60 {
61   TMarker *pMark=new TMarker(X(),Y(),5); pMark->SetMarkerColor(kBlue); pMark->Draw();
62 }
63 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
64 void AliHMPIDCluster::FitFunc(Int_t &iNpars, Double_t *, Double_t &chi2, Double_t *par, Int_t )
65 {
66 // Cluster fit function 
67 // par[0]=x par[1]=y par[2]=q for the first Mathieson shape
68 // par[3]=x par[4]=y par[5]=q for the second Mathieson shape and so on up to iNpars/3 Mathieson shapes
69 // For each pad of the cluster calculates the difference between actual pad charge and the charge induced to this pad by all Mathieson distributions 
70 // Then the chi2 is calculated as the sum of this value squared for all pad in the cluster.  
71 // Arguments: iNpars - number of parameters which is number of local maxima of cluster * 3
72 //            chi2   - function result to be minimised 
73 //            par   - parameters array of size iNpars            
74 //   Returns: none  
75   AliHMPIDCluster *pClu=(AliHMPIDCluster*)gMinuit->GetObjectFit();
76   Int_t iNshape = iNpars/3;
77     
78   chi2 = 0;
79   for(Int_t i=0;i<pClu->Size();i++){                                       //loop on all pads of the cluster
80     Double_t dQpadMath = 0;                                                //pad charge collector  
81     for(Int_t j=0;j<iNshape;j++){                                          //Mathiesons loop as all of them may contribute to this pad
82       dQpadMath+=par[3*j+2]*pClu->Dig(i)->Mathieson(par[3*j],par[3*j+1]);  // par[3*j+2] is charge par[3*j] is x par[3*j+1] is y of current Mathieson
83     }
84     chi2 +=TMath::Power((pClu->Dig(i)->Q()-dQpadMath),2);                  //
85   }                                                                             //loop on all pads of the cluster     
86 }//FitFunction()
87 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
88 void AliHMPIDCluster::Print(Option_t* opt)const
89 {
90 //Print current cluster  
91   const char *status=0;
92   switch(fSt){
93     case        kFrm  : status="formed        "   ;break;
94     case        kUnf  : status="unfolded (fit)"   ;break;
95     case        kCoG  : status="coged         "   ;break;
96     case        kLo1  : status="locmax 1 (fit)"   ;break;
97     case        kAbn  : status="abnorm   (fit)"   ;break;
98     case        kMax  : status="exceeded (cog)"   ;break;
99     case        kNot  : status="not done (cog)"   ;break;
100     case        kEmp  : status="empty         "   ;break;
101     case        kEdg  : status="edge     (fit)"   ;break;
102     case        kSi1  : status="size 1   (cog)"   ;break;
103     case        kNoLoc: status="no LocMax(fit)"   ;break;
104     
105     default:            status="??????"          ;break;   
106   }
107   Printf("%sCLU:(%7.3f,%7.3f) Q=%8.3f  ch=%i, FormedSize=%2i   N loc. max. %i Box %i  Chi2 %7.3f        %s",
108          opt,    X(),  Y(),   Q(),     Ch(),  Size(),           fNlocMax,       fBox,   fChi2,                 status);
109   if(fDigs) fDigs->Print();    
110 }//Print()
111 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
112 Int_t AliHMPIDCluster::Solve(TClonesArray *pCluLst,Bool_t isTryUnfold)
113 {
114 //This methode is invoked when the cluster is formed to solve it. Solve the cluster means to try to unfold the cluster
115 //into the local maxima number of clusters. This methode is invoked by AliHMPIDRconstructor::Dig2Clu() on cluster by cluster basis.  
116 //At this point, cluster contains a list of digits, cluster charge and size is precalculated in AddDigit(), position is preset to (-1,-1) in ctor,
117 //status is preset to kFormed in AddDigit(), chamber-sector info is preseted to actual values in AddDigit()
118 //Method first finds number of local maxima and if it's more then one tries to unfold this cluster into local maxima number of clusters
119 //Arguments: pCluLst     - cluster list pointer where to add new cluster(s)
120 //           isTryUnfold - flag to switch on/off unfolding   
121 //  Returns: number of local maxima of original cluster
122   CoG();
123   //  Printf("1 - fStatus: %d",fSt);
124   Int_t iCluCnt=pCluLst->GetEntriesFast();                                             //get current number of clusters already stored in the list by previous operations
125   if(isTryUnfold==kFALSE || Size()==1) {                                               //if cluster contains single pad there is no way to improve the knowledge 
126     (isTryUnfold)?fSt=kSi1:fSt=kNot;
127     new ((*pCluLst)[iCluCnt++]) AliHMPIDCluster(*this);  //add this raw cluster 
128     return 1;
129   } 
130   // Printf("2 - fStatus: %d",fSt);
131 //Phase 0. Initialise TMinuit  
132   const Int_t kMaxLocMax=6;                                                            //max allowed number of loc max for fitting
133   TMinuit *pMinuit = new TMinuit(3*kMaxLocMax);                                        //init MINUIT with this number of parameters (3 params per mathieson)
134   pMinuit->SetObjectFit((TObject*)this);  pMinuit->SetFCN(AliHMPIDCluster::FitFunc);   //set fit function
135   Double_t aArg=-1;                                     Int_t iErrFlg;                 //tmp vars for TMinuit
136   pMinuit->mnexcm("SET PRI",&aArg,1,iErrFlg);                                          //suspend all printout from TMinuit 
137   pMinuit->mnexcm("SET NOW",&aArg,0,iErrFlg);                                          //suspend all warning printout from TMinuit
138 //Phase 1. Find number of local maxima. Strategy is to check if the current pad has QDC more then all neigbours. Also find the box contaning the cluster   
139   fNlocMax=0;
140   Int_t minPadX=999,minPadY=999,maxPadX=-1,maxPadY=-1,pc=-1;                             //for box finding   
141   //Double_t  lowX,highX,lowY,highY;
142   
143   //  Printf("3 - fStatus: %d",fSt);
144  for(Int_t iDig1=0;iDig1<Size();iDig1++) {                                              //first digits loop
145     AliHMPIDDigit *pDig1 = Dig(iDig1);                                                   //take next digit
146     pc=pDig1->Pc();                                                                      //finding the box  
147     
148     if(pDig1->PadPcX() > maxPadX) maxPadX = pDig1->PadPcX();                              
149     if(pDig1->PadPcY() > maxPadY) maxPadY = pDig1->PadPcY();
150     if(pDig1->PadPcX() < minPadX) minPadX = pDig1->PadPcX();
151     if(pDig1->PadPcY() < minPadY) minPadY = pDig1->PadPcY();
152     
153     fBox=(maxPadX-minPadX+1)*100+maxPadY-minPadY+1;
154     
155     Int_t iHowManyMoreCnt = 0;                                                           //counts how many neighbouring pads has QDC more then current one
156     for(Int_t iDig2=0;iDig2<Size();iDig2++) {                                            //loop on all digits again
157       if(iDig1==iDig2) continue;                                                         //the same digit, no need to compare 
158       AliHMPIDDigit *pDig2 = Dig(iDig2);                                                 //take second digit to compare with the first one
159       Int_t dist = TMath::Sign(Int_t(pDig1->PadChX()-pDig2->PadChX()),1)+TMath::Sign(Int_t(pDig1->PadChY()-pDig2->PadChY()),1);//distance between pads
160       if(dist==1)                                                                        //means dig2 is a neighbour of dig1
161          if(pDig2->Q()>=pDig1->Q()) iHowManyMoreCnt++;                                   //count number of pads with Q more then Q of current pad
162     }//second digits loop
163     if(iHowManyMoreCnt==0&&fNlocMax<kMaxLocMax){                                       //this pad has Q more then any neighbour so it's local maximum
164       
165       /*
166       lowX  = AliHMPIDDigit::LorsX(pc,minPadX) - 0.5 *AliHMPIDDigit::SizePadX();
167       highX = AliHMPIDDigit::LorsX(pc,maxPadX) + 0.5 *AliHMPIDDigit::SizePadX();
168       lowY  = AliHMPIDDigit::LorsY(pc,minPadY) - 0.5 *AliHMPIDDigit::SizePadY();
169       highY = AliHMPIDDigit::LorsY(pc,maxPadY) + 0.5 *AliHMPIDDigit::SizePadY();
170       */
171       //Double_t    lowQ=0,highQ=30000; 
172       
173       fQi=pDig1->Q();  fXi=pDig1->LorsX();  fYi=pDig1->LorsY();                          //initial position of this Mathieson is to be in the center of loc max pad                               
174       /*
175         pMinuit->mnparm(3*fNlocMax  ,Form("x%i",fNlocMax),fXi,0.01,lowX,highX,iErrFlg);
176         pMinuit->mnparm(3*fNlocMax+1,Form("y%i",fNlocMax),fYi,0.01,lowY,highY,iErrFlg);
177         pMinuit->mnparm(3*fNlocMax+2,Form("q%i",fNlocMax),fQi,0.01,lowQ,highQ,iErrFlg);
178       */
179       pMinuit->mnparm(3*fNlocMax  ,Form("x%i",fNlocMax),fXi,0.01,0,0,iErrFlg);
180       pMinuit->mnparm(3*fNlocMax+1,Form("y%i",fNlocMax),fYi,0.01,0,0,iErrFlg);
181       pMinuit->mnparm(3*fNlocMax+2,Form("q%i",fNlocMax),fQi,0.01,0,100000,iErrFlg);
182       
183       fNlocMax++;
184     }//if this pad is local maximum
185   }//first digits loop
186   
187  //Int_t fitChk=0;
188
189 //Phase 2. Fit loc max number of Mathiesons or add this current cluster to the list
190 // Printf("4 - fStatus: %d",fSt);
191  if ( fNlocMax == 0) { // case of no local maxima found: pads with same charge...
192    pMinuit->mnparm(3*fNlocMax  ,Form("x%i",fNlocMax),fX,0.01,0,0,iErrFlg);
193    pMinuit->mnparm(3*fNlocMax+1,Form("y%i",fNlocMax),fY,0.01,0,0,iErrFlg);
194    pMinuit->mnparm(3*fNlocMax+2,Form("q%i",fNlocMax),fQ,0.01,0,100000,iErrFlg);
195    fNlocMax = 1;
196    fSt=kNoLoc;
197  }
198  
199  if ( fNlocMax >= kMaxLocMax)
200    {
201      fSt   = kMax;   new ((*pCluLst)[iCluCnt++]) AliHMPIDCluster(*this);               //add this raw cluster  
202    }
203  else{                                                                                 //resonable number of local maxima to fit and user requested it
204    Double_t arglist[10];     arglist[0] = 10000;     arglist[1] = 1.;                  //number of steps and sigma on pads charges  
205    pMinuit->mnexcm("MIGRAD" ,arglist,0,iErrFlg);                                       //start fitting
206    
207    if (iErrFlg) 
208      {
209        fSt   = kAbn;                                                                   //fit fails, MINUIT returns error flag
210        new ((*pCluLst)[iCluCnt++]) AliHMPIDCluster(*this);                             //add this raw cluster 
211      }
212    else
213      {                                                                                 //Only if MIGRAD converged normally
214        Double_t d2,d3; TString sName;                                                  //vars to get results from TMinuit
215        for(Int_t i=0;i<fNlocMax;i++){                                                  //local maxima loop
216          pMinuit->mnpout(3*i   ,sName,  fX, fXe , d2, d3, iErrFlg);
217          pMinuit->mnpout(3*i+1 ,sName,  fY, fYe , d2, d3, iErrFlg);
218          pMinuit->mnpout(3*i+2 ,sName,  fQ, fQe , d2, d3, iErrFlg);
219          pMinuit->mnstat(fChi2,d2,d2,iErrFlg,iErrFlg,iErrFlg);
220          
221          if(fNlocMax!=1)fSt=kUnf;
222          if(fNlocMax==1&&fSt!=kNoLoc) fSt=kLo1;
223          if ( !IsInPc()) fSt = kEdg;       
224          if(fSt==kNoLoc) fNlocMax=0;
225          new ((*pCluLst)[iCluCnt++]) AliHMPIDCluster(*this);       //add new unfolded cluster
226        }
227      }
228  }
229  
230     
231
232   
233
234   delete pMinuit;
235   return fNlocMax;
236 }//Solve()
237 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++