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