ITS/AliITSVertexer3DTapan.cxx

   1 /**************************************************************************
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   3  *                                                                        *
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   8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
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  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15
  16 //-----------------------------------------------------------------
  17 //           AliITSVertexer3DTapan class
  18 //   This is a class for the 3d vertex finding
  19 //    Origin: Tapan Nayak, VECC-CERN, Tapan.Nayak@cern.ch
  20 //-----------------------------------------------------------------
  21
  22 #include <TH1.h>
  23 #include <TTree.h>
  24 #include <TClonesArray.h>
  25
  26 #include <AliITSVertexer3DTapan.h>
  27 #include <AliITSRecPoint.h>
  28 #include <AliITSgeomTGeo.h>
  29 #include <AliESDVertex.h>
  30
  31 ClassImp(AliITSVertexer3DTapan)
  32
  33 void AliITSVertexer3DTapan::LoadClusters(TTree *cTree) {
  34   //--------------------------------------------------------------------
  35   //This function loads the SPD clusters
  36   //--------------------------------------------------------------------
  37    TClonesArray dummy("AliITSRecPoint",10000), *clusters=&dummy;
  38    TBranch *branch=cTree->GetBranch("ITSRecPoints");
  39    branch->SetAddress(&clusters);
  40
  41    Int_t nentr=cTree->GetEntries(),nc1=0,nc2=0;
  42    for (Int_t i=0; i<nentr; i++) {
  43        if (!cTree->GetEvent(i)) continue;
  44        //
  45        //   Below:
  46        //   "alpha" is the angle from the global X-axis to the
  47        //    local GEANT X'-axis  ( rot[0]=cos(alpha) and rot[1]=sin(alpha) )
  48        //    "phi" is the angle from the global X-axis to the
  49        //         local cluster X"-axis
  50        //
  51
  52        Int_t    lay,lad,det; AliITSgeomTGeo::GetModuleId(i,lay,lad,det);
  53
  54        if (lay>2) break;  //load the SPD clusters only
  55
  56        Int_t ncl=clusters->GetEntriesFast();
  57        Float_t hPhi;
  58        while (ncl--) {
  59           AliITSRecPoint *c=(AliITSRecPoint*)clusters->UncheckedAt(ncl);
  60           Float_t pos[3];
  61           c->GetGlobalXYZ(pos);
  62           if (lay==1) {
  63             /*             fX1[nc1]= r*cp - c->GetY()*sp;
  64              fY1[nc1]= r*sp + c->GetY()*cp;
  65              fZ1[nc1]= c->GetZ(); */
  66             fX1[nc1] = pos[0]; fY1[nc1] = pos[1]; fZ1[nc1] = pos[2];
  67              CalculatePhi(fX1[nc1], fY1[nc1], hPhi);
  68              fPhi1[nc1]= hPhi;
  69              nc1++;
  70           } else {
  71             /* fX2[nc2]= r*cp - c->GetY()*sp;
  72              fY2[nc2]= r*sp + c->GetY()*cp;
  73              fZ2[nc2]= c->GetZ(); */
  74             fX2[nc2] = pos[0]; fY2[nc2] = pos[1]; fZ2[nc2] = pos[2];
  75              CalculatePhi(fX2[nc2], fY2[nc2], hPhi);
  76              fPhi2[nc2]= hPhi;
  77              nc2++;
  78           }
  79        }
  80    }
  81    ficlu1 = nc1; ficlu2 = nc2;
  82    AliInfo(Form("Number of clusters: %d (first layer) and %d (second layer)",ficlu1,ficlu2));
  83 }
  84
  85 AliESDVertex *AliITSVertexer3DTapan::FindVertexForCurrentEvent(TTree *cTree) {
  86   //
  87   // This function reconstructs ....
  88   //
  89   //
  90   LoadClusters(cTree);
  91
  92   Double_t pos[3], postemp[3], sigpos[3];
  93   Int_t ncontr, ncontrtemp;
  94   Float_t cuts[3];
  95   Int_t vtxstatus=0;
  96
  97   //....
  98   pos[0] = 0.;   pos[1] = 0.;   pos[2] = 0.;
  99   cuts[0]=1.;  cuts[1]=1.;  cuts[2]=20.;
 100   CalculateVertex3d1(pos, cuts, ncontr);
 101   if(ncontr==0) {
 102     pos[0] = 9999.;   pos[1] = 9999.;   pos[2] = 9999.;
 103     vtxstatus = -1;
 104   }
 105   AliInfo(Form("1st step: %d %f %f %f st=%d",ncontr,pos[0],pos[1],pos[2],vtxstatus));
 106
 107   if(vtxstatus == 0) {
 108     ncontrtemp = ncontr; postemp[0] = pos[0];   postemp[1] = pos[1];   postemp[2] = pos[2];
 109     cuts[0]=0.3;  cuts[1]=0.3;  cuts[2]=1.;
 110     CalculateVertex3d1(pos, cuts, ncontr);
 111     if(ncontr==0) {
 112       ncontr = ncontrtemp; pos[0] = postemp[0];   pos[1] = postemp[1];   pos[2] = postemp[2];
 113       vtxstatus = 2;
 114     }
 115     AliInfo(Form("2nd step: %d %f %f %f st=%d",ncontr,pos[0],pos[1],pos[2],vtxstatus));
 116   }
 117
 118   if(vtxstatus == 0) {
 119     ncontrtemp = ncontr; postemp[0] = pos[0];   postemp[1] = pos[1];   postemp[2] = pos[2];
 120     cuts[0]=0.25;  cuts[1]=0.25;  cuts[2]=1.0;
 121     CalculateVertex3d2(pos, cuts, ncontr, sigpos);
 122     if(ncontr==0) {
 123       ncontr = ncontrtemp; pos[0] = postemp[0];   pos[1] = postemp[1];   pos[2] = postemp[2];
 124       vtxstatus = 3;
 125     }
 126     AliInfo(Form("3rd step: %d %f %f %f st=%d",ncontr,pos[0],pos[1],pos[2],vtxstatus));
 127   }
 128
 129   if(vtxstatus == 0) {
 130     ncontrtemp = ncontr; postemp[0] = pos[0];   postemp[1] = pos[1];   postemp[2] = pos[2];
 131     cuts[0]=0.1;  cuts[1]=0.1;  cuts[2]=0.2;
 132     CalculateVertex3d2(pos, cuts, ncontr, sigpos);
 133     if(ncontr==0) {
 134       ncontr = ncontrtemp; pos[0] = postemp[0];   pos[1] = postemp[1];   pos[2] = postemp[2];
 135       vtxstatus = 4;
 136     }
 137     AliInfo(Form("4th step: %d %f %f %f st=%d",ncontr,pos[0],pos[1],pos[2],vtxstatus));
 138   }
 139   AliInfo(Form("Final step: %d %f %f %f st=%d",ncontr,pos[0],pos[1],pos[2],vtxstatus));
 140
 141   return new AliESDVertex(pos,sigpos,(Double_t)vtxstatus,ncontr,"AliITSVertexer3DTapan");
 142
 143 }
 144
 145
 146 void AliITSVertexer3DTapan::CalculateVertex3d1(Double_t pos[3], Float_t cuts[3], Int_t &ncontr) {
 147   //
 148   // This function reconstructs first two steps of vertex
 149   //
 150
 151   Double_t p1[4], p2[4], p3[4], p4[4];
 152   Double_t pa[3], pb[3];
 153   Double_t hphi1, hphi2, hphi3, hphi4;
 154
 155   ncontr = 0;
 156   Float_t  phicut = 1.0;
 157   Double_t distance;  Float_t  distancecut = 1.0;
 158   Int_t    ibin=20;  Float_t  ilow=-1.; Float_t  ihigh=1.;
 159   Int_t    ibinz=400; Float_t  ilowz=-20.; Float_t  ihighz=20.;
 160
 161   TH1F *hx = new TH1F("hx","",  ibin, ilow, ihigh);
 162   TH1F *hy = new TH1F("hy","",  ibin, ilow, ihigh);
 163   TH1F *hz = new TH1F("hz","",  ibinz,ilowz,ihighz);
 164
 165   for (Int_t ip1=0; ip1<ficlu1; ip1++) {
 166     // Two points on layer1: p1 and p3
 167     p1[0] = fX1[ip1];   p1[1] = fY1[ip1];    p1[2] = fZ1[ip1];
 168     p3[0] = fX1[ip1+1]; p3[1] = fY1[ip1+1];  p3[2] = fZ1[ip1+1];
 169     hphi1 = fPhi1[ip1]; hphi3 = fPhi1[ip1+1];
 170
 171     for (Int_t ip2=0; ip2<ficlu2; ip2++) {
 172       // Two points on layer 2: p2 and p4
 173       p2[0] = fX2[ip2];   p2[1] = fY2[ip2];     p2[2] = fZ2[ip2];
 174       p4[0] = fX2[ip2+1]; p4[1] = fY2[ip2+1];   p4[2] = fZ2[ip2+1];
 175       hphi2 = fPhi2[ip2]; hphi4 = fPhi2[ip2+1];
 176
 177       // First line is formed by p1-p2 and second line by p3-p4
 178       // We find two points on each line which form the closest distance of the two lines
 179       // pa[0],pa[1],pa[2]: points on line 1 and pb[0],pb[1],pb[2]: points on line 2
 180       // Next: Consider x, y and z to be less than cuts[0], cuts[1] and cuts[2], respectively
 181
 182       if(TMath::Abs(hphi1-hphi2)<phicut && TMath::Abs(hphi3-hphi4)<phicut){
 183         CalculateLine(p1, p2, p3, p4, pa, pb);
 184
 185         if (pa[0]>pos[0]-cuts[0] && pa[0]<pos[0]+cuts[0] && pa[1]>pos[1]-cuts[1] && pa[1]<pos[1]+cuts[1] && pa[2]>pos[2]-cuts[2] && pa[2]<pos[2]+cuts[2]){
 186           distance = (TMath::Sqrt(pow((pa[0]-pb[0]),2) + pow((pa[1]-pb[1]),2) + pow((pa[2]-pb[2]),2)));
 187           if(distance<distancecut){
 188             hx->Fill(pa[0]);            hy->Fill(pa[1]);                hz->Fill(pa[2]);
 189             hx->Fill(pb[0]);            hy->Fill(pb[1]);                hz->Fill(pb[2]);
 190             ncontr++;
 191           }
 192         }
 193       }
 194
 195       // Third line is formed by p1-p4 and fourth line by p3-p2
 196       // We find two points on each line which form the closest distance of the two lines
 197       // pa[0],pa[1],pa[2]: points on line 3 and pb[0],pb[1],pb[2]: points on line 4
 198       // Next: Consider x, y and z to be less than cuts[0], cuts[1] and cuts[2], respectively
 199       if(TMath::Abs(hphi1-hphi4)<phicut && TMath::Abs(hphi3-hphi2)<phicut) {
 200         CalculateLine(p1, p4, p3, p2, pa, pb);
 201         if (pa[0]>pos[0]-cuts[0] && pa[0]<pos[0]+cuts[0] && pa[1]>pos[1]-cuts[1] && pa[1]<pos[1]+cuts[1]){
 202           distance = (TMath::Sqrt(pow((pa[0]-pb[0]),2) + pow((pa[1]-pb[1]),2) + pow((pa[2]-pb[2]),2)));
 203           if(distance<distancecut){
 204             hx->Fill(pa[0]);            hy->Fill(pa[1]);                hz->Fill(pa[2]);
 205             hx->Fill(pb[0]);            hy->Fill(pb[1]);                hz->Fill(pb[2]);
 206             ncontr++;
 207           }
 208         }
 209       }
 210     }
 211   }
 212
 213   Int_t maxbinx = hx->GetMaximumBin();
 214   Int_t maxbiny = hy->GetMaximumBin();
 215   Int_t maxbinz = hz->GetMaximumBin();
 216   pos[0] = ilow  + ((ihigh-ilow)/ibin)*maxbinx;
 217   pos[1] = ilow  + ((ihigh-ilow)/ibin)*maxbiny;
 218   pos[2] = ilowz + ((ihighz-ilowz)/ibinz)*maxbinz;
 219   hx->Delete();
 220   hy->Delete();
 221   hz->Delete();
 222 }
 223
 224 void AliITSVertexer3DTapan::CalculateVertex3d2(Double_t pos[3], Float_t cuts[3], Int_t &ncontr, Double_t sigpos[3]) {
 225   //
 226   // This function reconstructs second two steps of vertex
 227   //
 228
 229   Double_t p1[4], p2[4], p3[4], p4[4];
 230   Double_t pa[3], pb[3];
 231   Double_t hphi1, hphi2, hphi3, hphi4;
 232
 233   ncontr = 0;
 234   Float_t  phicut = 0.3;
 235   Double_t distance; Float_t  distancecut = 1.0;
 236
 237   Double_t vertx  =0.;   Double_t verty  =0.;   Double_t vertz  =0.;
 238   Double_t vertx2 =0.;   Double_t verty2 =0.;   Double_t vertz2 =0.;
 239
 240   for (Int_t ip1=0; ip1<ficlu1; ip1++) {
 241     // Two points on layer1: p1 and p3
 242     p1[0] = fX1[ip1];   p1[1] = fY1[ip1];    p1[2] = fZ1[ip1];
 243     p3[0] = fX1[ip1+1]; p3[1] = fY1[ip1+1];  p3[2] = fZ1[ip1+1];
 244     hphi1 = fPhi1[ip1]; hphi3 = fPhi1[ip1+1];
 245
 246     for (Int_t ip2=0; ip2<ficlu2; ip2++) {
 247       // Two points on layer 2: p2 and p4
 248       p2[0] = fX2[ip2];   p2[1] = fY2[ip2];     p2[2] = fZ2[ip2];
 249       p4[0] = fX2[ip2+1]; p4[1] = fY2[ip2+1];   p4[2] = fZ2[ip2+1];
 250       hphi2 = fPhi2[ip2]; hphi4 = fPhi2[ip2+1];
 251
 252       // First line is formed by p1-p2 and second line by p3-p4
 253       // We find two points on each line which form the closest distance of the two lines
 254       // pa[0],pa[1],pa[2] are the points on line 1 and pb[0],pb[1],pb[2] are the points on line 2
 255       // Next: Consider x, y and z to be less than cuts[0], cuts[1] and cuts[2], respectively
 256
 257       if(TMath::Abs(hphi1-hphi2)<phicut && TMath::Abs(hphi3-hphi4)<phicut){
 258         CalculateLine(p1, p2, p3, p4, pa, pb);
 259
 260         // We consider the points where x, y and z points are less than xcut, ycut and zcut, respectively
 261         if (pa[0]>pos[0]-cuts[0] && pa[0]<pos[0]+cuts[0] && pa[1]>pos[1]-cuts[1] && pa[1]<pos[1]+cuts[1] && pa[2]>pos[2]-cuts[2] && pa[2]<pos[2]+cuts[2]){
 262           distance = (TMath::Sqrt(pow((pa[0]-pb[0]),2) + pow((pa[1]-pb[1]),2) + pow((pa[2]-pb[2]),2)));
 263           if(distance<distancecut){
 264             ncontr++;
 265             vertx  = vertx  + pa[0];       verty  = verty  + pa[1];       vertz  = vertz  + pa[2];
 266             vertx2 = vertx2 + pa[0]*pa[0]; verty2 = verty2 + pa[1]*pa[1]; vertz2 = vertz2 + pa[2]*pa[2];
 267             ncontr++;
 268             vertx  = vertx  + pb[0];       verty  = verty  + pb[1];       vertz  = vertz  + pb[2];
 269             vertx2 = vertx2 + pb[0]*pb[0]; verty2 = verty2 + pb[1]*pb[1]; vertz2 = vertz2 + pb[2]*pb[2];
 270           }
 271         }
 272       }
 273
 274       // Third line is formed by p1-p4 and fourth line by p3-p2
 275       // We find two points on each line which form the closest distance of the two lines
 276       // pa[0],pa[1],pa[2] are the points on line 3 and pb[0],pb[1],pb[2] are the points on line 4
 277       // Next: Consider x, y and z to be less than cuts[0], cuts[1] and cuts[2], respectively
 278       if(TMath::Abs(hphi1-hphi4)<phicut && TMath::Abs(hphi3-hphi2)<phicut) {
 279
 280         CalculateLine(p1, p4, p3, p2, pa, pb);
 281         if (pa[0]>pos[0]-cuts[0] && pa[0]<pos[0]+cuts[0] && pa[1]>pos[1]-cuts[1] && pa[1]<pos[1]+cuts[1] && pa[2]>pos[2]-cuts[2] && pa[2]<pos[2]+cuts[2]){
 282           distance = (TMath::Sqrt(pow((pa[0]-pb[0]),2) + pow((pa[1]-pb[1]),2) + pow((pa[2]-pb[2]),2)));
 283           if(distance<distancecut){
 284             ncontr++;
 285             vertx  = vertx  + pa[0];       verty  = verty  + pa[1];       vertz  = vertz  + pa[2];
 286             vertx2 = vertx2 + pa[0]*pa[0]; verty2 = verty2 + pa[1]*pa[1]; vertz2 = vertz2 + pa[2]*pa[2];
 287             ncontr++;
 288             vertx  = vertx  + pb[0];       verty  = verty  + pb[1];       vertz  = vertz  + pb[2];
 289             vertx2 = vertx2 + pb[0]*pb[0]; verty2 = verty2 + pb[1]*pb[1]; vertz2 = vertz2 + pb[2]*pb[2];
 290           }
 291         }
 292       }
 293     }
 294   }
 295
 296   if(ncontr>0){
 297     pos[0]  = vertx/ncontr;  pos[1] = verty/ncontr;   pos[2] = vertz/ncontr;
 298     vertx2 = vertx2/ncontr; verty2 = verty2/ncontr; vertz2 = vertz2/ncontr;
 299     sigpos[0] = TMath::Sqrt(vertx2 - pos[0]*pos[0]);
 300     sigpos[1] = TMath::Sqrt(verty2 - pos[1]*pos[1]);
 301     sigpos[2] = TMath::Sqrt(vertz2 - pos[2]*pos[2]);
 302   }
 303   ncontr = ncontr/2;
 304 }
 305
 306 void AliITSVertexer3DTapan::CalculatePhi(Float_t fx, Float_t fy, Float_t & phi)
 307 {
 308   //calculates phi
 309   Float_t ybyx, phi1;
 310   const Float_t kradian = 180./3.141592654;
 311
 312   if(fx==0.)
 313     {
 314       if(fy>0.) phi = 90.;
 315       if(fy<0.) phi = 270.;
 316     }
 317   if(fx != 0.)
 318     {
 319       ybyx = fy/fx;
 320       if(ybyx < 0) ybyx = - ybyx;
 321       phi1 = TMath::ATan(ybyx)*kradian;
 322       if(fx > 0 && fy > 0) phi = phi1;        // 1st Quadrant
 323       if(fx < 0 && fy > 0) phi = 180 - phi1;  // 2nd Quadrant
 324       if(fx < 0 && fy < 0) phi = 180 + phi1;  // 3rd Quadrant
 325       if(fx > 0 && fy < 0) phi = 360 - phi1;  // 4th Quadrant
 326
 327     }
 328   phi = phi/kradian;
 329 }
 330
 331 void AliITSVertexer3DTapan::CalculateLine(Double_t p1[4], Double_t p2[4], Double_t p3[4], Double_t p4[4], Double_t pa[3], Double_t pb[3]) const{
 332   //calculates line
 333   Double_t p13x, p13y, p13z;
 334   Double_t p21x, p21y, p21z;
 335   Double_t p43x, p43y, p43z;
 336   Double_t d1343, d4321, d1321, d4343, d2121;
 337   Double_t numer, denom;
 338   Double_t mua,   mub;
 339   mua = 0.; mub = 0.;
 340
 341   p13x = p1[0] - p3[0];
 342   p13y = p1[1] - p3[1];
 343   p13z = p1[2] - p3[2];
 344
 345   p21x = p2[0] - p1[0];
 346   p21y = p2[1] - p1[1];
 347   p21z = p2[2] - p1[2];
 348
 349   p43x = p4[0] - p3[0];
 350   p43y = p4[1] - p3[1];
 351   p43z = p4[2] - p3[2];
 352
 353   d1343 = p13x * p43x + p13y * p43y + p13z * p43z;
 354   d4321 = p43x * p21x + p43y * p21y + p43z * p21z;
 355   d1321 = p13x * p21x + p13y * p21y + p13z * p21z;
 356   d4343 = p43x * p43x + p43y * p43y + p43z * p43z;
 357   d2121 = p21x * p21x + p21y * p21y + p21z * p21z;
 358
 359   denom = d2121 * d4343 - d4321 * d4321;
 360   numer = d1343 * d4321 - d1321 * d4343;
 361
 362   if(denom>0) mua = numer / denom;
 363   if(d4343>0) mub = (d1343 + d4321 * (mua)) / d4343;
 364
 365   pa[0] = p1[0] + mua * p21x;
 366   pa[1] = p1[1] + mua * p21y;
 367   pa[2] = p1[2] + mua * p21z;
 368
 369   pb[0] = p3[0] + mub * p43x;
 370   pb[1] = p3[1] + mub * p43y;
 371   pb[2] = p3[2] + mub * p43z;
 372 }
 373