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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  10  * copies and that both the copyright notice and this permission notice   *
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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 <AliITSgeom.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        //       Double_t rot[9];   fITSgeom->GetRotMatrix(i,rot);
  53        Int_t    lay,lad,det; fITSgeom->GetModuleId(i,lay,lad,det);
  54
  55        if (lay>2) break;  //load the SPD clusters only
  56
  57        /*
  58        Float_t  tx,ty,tz;  fITSgeom->GetTrans(lay,lad,det,tx,ty,tz);
  59
  60        Double_t alpha=TMath::ATan2(rot[1],rot[0])+TMath::Pi();
  61        Double_t phi=TMath::Pi()/2+alpha;
  62
  63        if (lay==1) phi+=TMath::Pi();
  64        Double_t cp=TMath::Cos(phi), sp=TMath::Sin(phi);
  65        Double_t r=tx*cp+ty*sp;
  66        */
  67
  68        Int_t ncl=clusters->GetEntriesFast();
  69        Float_t hPhi;
  70        while (ncl--) {
  71           AliITSRecPoint *c=(AliITSRecPoint*)clusters->UncheckedAt(ncl);
  72           Float_t pos[3];
  73           c->GetGlobalXYZ(pos);
  74           if (lay==1) {
  75             /*             fX1[nc1]= r*cp - c->GetY()*sp;
  76              fY1[nc1]= r*sp + c->GetY()*cp;
  77              fZ1[nc1]= c->GetZ(); */
  78             fX1[nc1] = pos[0]; fY1[nc1] = pos[1]; fZ1[nc1] = pos[2];
  79              CalculatePhi(fX1[nc1], fY1[nc1], hPhi);
  80              fPhi1[nc1]= hPhi;
  81              nc1++;
  82           } else {
  83             /* fX2[nc2]= r*cp - c->GetY()*sp;
  84              fY2[nc2]= r*sp + c->GetY()*cp;
  85              fZ2[nc2]= c->GetZ(); */
  86             fX2[nc2] = pos[0]; fY2[nc2] = pos[1]; fZ2[nc2] = pos[2];
  87              CalculatePhi(fX2[nc2], fY2[nc2], hPhi);
  88              fPhi2[nc2]= hPhi;
  89              nc2++;
  90           }
  91        }
  92    }
  93    ficlu1 = nc1; ficlu2 = nc2;
  94    AliInfo(Form("Number of clusters: %d (first layer) and %d (second layer)",ficlu1,ficlu2));
  95 }
  96
  97 AliESDVertex *AliITSVertexer3DTapan::FindVertexForCurrentEvent(TTree *cTree) {
  98   //
  99   // This function reconstructs ....
 100   //
 101   //
 102   LoadClusters(cTree);
 103
 104   Double_t pos[3], postemp[3], sigpos[3];
 105   Int_t ncontr, ncontrtemp;
 106   Float_t cuts[3];
 107   Int_t vtxstatus=0;
 108
 109   //....
 110   pos[0] = 0.;   pos[1] = 0.;   pos[2] = 0.;
 111   cuts[0]=1.;  cuts[1]=1.;  cuts[2]=20.;
 112   CalculateVertex3d1(pos, cuts, ncontr);
 113   if(ncontr==0) {
 114     pos[0] = 9999.;   pos[1] = 9999.;   pos[2] = 9999.;
 115     vtxstatus = -1;
 116   }
 117   AliInfo(Form("1st step: %d %f %f %f st=%d",ncontr,pos[0],pos[1],pos[2],vtxstatus));
 118
 119   if(vtxstatus == 0) {
 120     ncontrtemp = ncontr; postemp[0] = pos[0];   postemp[1] = pos[1];   postemp[2] = pos[2];
 121     cuts[0]=0.3;  cuts[1]=0.3;  cuts[2]=1.;
 122     CalculateVertex3d1(pos, cuts, ncontr);
 123     if(ncontr==0) {
 124       ncontr = ncontrtemp; pos[0] = postemp[0];   pos[1] = postemp[1];   pos[2] = postemp[2];
 125       vtxstatus = 2;
 126     }
 127     AliInfo(Form("2nd step: %d %f %f %f st=%d",ncontr,pos[0],pos[1],pos[2],vtxstatus));
 128   }
 129
 130   if(vtxstatus == 0) {
 131     ncontrtemp = ncontr; postemp[0] = pos[0];   postemp[1] = pos[1];   postemp[2] = pos[2];
 132     cuts[0]=0.25;  cuts[1]=0.25;  cuts[2]=1.0;
 133     CalculateVertex3d2(pos, cuts, ncontr, sigpos);
 134     if(ncontr==0) {
 135       ncontr = ncontrtemp; pos[0] = postemp[0];   pos[1] = postemp[1];   pos[2] = postemp[2];
 136       vtxstatus = 3;
 137     }
 138     AliInfo(Form("3rd step: %d %f %f %f st=%d",ncontr,pos[0],pos[1],pos[2],vtxstatus));
 139   }
 140
 141   if(vtxstatus == 0) {
 142     ncontrtemp = ncontr; postemp[0] = pos[0];   postemp[1] = pos[1];   postemp[2] = pos[2];
 143     cuts[0]=0.1;  cuts[1]=0.1;  cuts[2]=0.2;
 144     CalculateVertex3d2(pos, cuts, ncontr, sigpos);
 145     if(ncontr==0) {
 146       ncontr = ncontrtemp; pos[0] = postemp[0];   pos[1] = postemp[1];   pos[2] = postemp[2];
 147       vtxstatus = 4;
 148     }
 149     AliInfo(Form("4th step: %d %f %f %f st=%d",ncontr,pos[0],pos[1],pos[2],vtxstatus));
 150   }
 151   AliInfo(Form("Final step: %d %f %f %f st=%d",ncontr,pos[0],pos[1],pos[2],vtxstatus));
 152
 153   return new AliESDVertex(pos,sigpos,(Double_t)vtxstatus,ncontr,"AliITSVertexer3DTapan");
 154
 155 }
 156
 157
 158 void AliITSVertexer3DTapan::CalculateVertex3d1(Double_t pos[3], Float_t cuts[3], Int_t &ncontr) {
 159   //
 160   // This function reconstructs first two steps of vertex
 161   //
 162
 163   Double_t p1[4], p2[4], p3[4], p4[4];
 164   Double_t pa[3], pb[3];
 165   Double_t hphi1, hphi2, hphi3, hphi4;
 166
 167   ncontr = 0;
 168   Float_t  phicut = 1.0;
 169   Double_t distance;  Float_t  distancecut = 1.0;
 170   Int_t    ibin=20;  Float_t  ilow=-1.; Float_t  ihigh=1.;
 171   Int_t    ibinz=400; Float_t  ilowz=-20.; Float_t  ihighz=20.;
 172
 173   TH1F *hx = new TH1F("hx","",  ibin, ilow, ihigh);
 174   TH1F *hy = new TH1F("hy","",  ibin, ilow, ihigh);
 175   TH1F *hz = new TH1F("hz","",  ibinz,ilowz,ihighz);
 176
 177   for (Int_t ip1=0; ip1<ficlu1; ip1++) {
 178     // Two points on layer1: p1 and p3
 179     p1[0] = fX1[ip1];   p1[1] = fY1[ip1];    p1[2] = fZ1[ip1];
 180     p3[0] = fX1[ip1+1]; p3[1] = fY1[ip1+1];  p3[2] = fZ1[ip1+1];
 181     hphi1 = fPhi1[ip1]; hphi3 = fPhi1[ip1+1];
 182
 183     for (Int_t ip2=0; ip2<ficlu2; ip2++) {
 184       // Two points on layer 2: p2 and p4
 185       p2[0] = fX2[ip2];   p2[1] = fY2[ip2];     p2[2] = fZ2[ip2];
 186       p4[0] = fX2[ip2+1]; p4[1] = fY2[ip2+1];   p4[2] = fZ2[ip2+1];
 187       hphi2 = fPhi2[ip2]; hphi4 = fPhi2[ip2+1];
 188
 189       // First line is formed by p1-p2 and second line by p3-p4
 190       // We find two points on each line which form the closest distance of the two lines
 191       // pa[0],pa[1],pa[2]: points on line 1 and pb[0],pb[1],pb[2]: points on line 2
 192       // Next: Consider x, y and z to be less than cuts[0], cuts[1] and cuts[2], respectively
 193
 194       if(TMath::Abs(hphi1-hphi2)<phicut && TMath::Abs(hphi3-hphi4)<phicut){
 195         CalculateLine(p1, p2, p3, p4, pa, pb);
 196
 197         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]){
 198           distance = (TMath::Sqrt(pow((pa[0]-pb[0]),2) + pow((pa[1]-pb[1]),2) + pow((pa[2]-pb[2]),2)));
 199           if(distance<distancecut){
 200             hx->Fill(pa[0]);            hy->Fill(pa[1]);                hz->Fill(pa[2]);
 201             hx->Fill(pb[0]);            hy->Fill(pb[1]);                hz->Fill(pb[2]);
 202             ncontr++;
 203           }
 204         }
 205       }
 206
 207       // Third line is formed by p1-p4 and fourth line by p3-p2
 208       // We find two points on each line which form the closest distance of the two lines
 209       // pa[0],pa[1],pa[2]: points on line 3 and pb[0],pb[1],pb[2]: points on line 4
 210       // Next: Consider x, y and z to be less than cuts[0], cuts[1] and cuts[2], respectively
 211       if(TMath::Abs(hphi1-hphi4)<phicut && TMath::Abs(hphi3-hphi2)<phicut) {
 212         CalculateLine(p1, p4, p3, p2, pa, pb);
 213         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]){
 214           distance = (TMath::Sqrt(pow((pa[0]-pb[0]),2) + pow((pa[1]-pb[1]),2) + pow((pa[2]-pb[2]),2)));
 215           if(distance<distancecut){
 216             hx->Fill(pa[0]);            hy->Fill(pa[1]);                hz->Fill(pa[2]);
 217             hx->Fill(pb[0]);            hy->Fill(pb[1]);                hz->Fill(pb[2]);
 218             ncontr++;
 219           }
 220         }
 221       }
 222     }
 223   }
 224
 225   Int_t maxbinx = hx->GetMaximumBin();
 226   Int_t maxbiny = hy->GetMaximumBin();
 227   Int_t maxbinz = hz->GetMaximumBin();
 228   pos[0] = ilow  + ((ihigh-ilow)/ibin)*maxbinx;
 229   pos[1] = ilow  + ((ihigh-ilow)/ibin)*maxbiny;
 230   pos[2] = ilowz + ((ihighz-ilowz)/ibinz)*maxbinz;
 231   hx->Delete();
 232   hy->Delete();
 233   hz->Delete();
 234 }
 235
 236 void AliITSVertexer3DTapan::CalculateVertex3d2(Double_t pos[3], Float_t cuts[3], Int_t &ncontr, Double_t sigpos[3]) {
 237   //
 238   // This function reconstructs second two steps of vertex
 239   //
 240
 241   Double_t p1[4], p2[4], p3[4], p4[4];
 242   Double_t pa[3], pb[3];
 243   Double_t hphi1, hphi2, hphi3, hphi4;
 244
 245   ncontr = 0;
 246   Float_t  phicut = 0.3;
 247   Double_t distance; Float_t  distancecut = 1.0;
 248
 249   Double_t vertx  =0.;   Double_t verty  =0.;   Double_t vertz  =0.;
 250   Double_t vertx2 =0.;   Double_t verty2 =0.;   Double_t vertz2 =0.;
 251
 252   for (Int_t ip1=0; ip1<ficlu1; ip1++) {
 253     // Two points on layer1: p1 and p3
 254     p1[0] = fX1[ip1];   p1[1] = fY1[ip1];    p1[2] = fZ1[ip1];
 255     p3[0] = fX1[ip1+1]; p3[1] = fY1[ip1+1];  p3[2] = fZ1[ip1+1];
 256     hphi1 = fPhi1[ip1]; hphi3 = fPhi1[ip1+1];
 257
 258     for (Int_t ip2=0; ip2<ficlu2; ip2++) {
 259       // Two points on layer 2: p2 and p4
 260       p2[0] = fX2[ip2];   p2[1] = fY2[ip2];     p2[2] = fZ2[ip2];
 261       p4[0] = fX2[ip2+1]; p4[1] = fY2[ip2+1];   p4[2] = fZ2[ip2+1];
 262       hphi2 = fPhi2[ip2]; hphi4 = fPhi2[ip2+1];
 263
 264       // First line is formed by p1-p2 and second line by p3-p4
 265       // We find two points on each line which form the closest distance of the two lines
 266       // 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
 267       // Next: Consider x, y and z to be less than cuts[0], cuts[1] and cuts[2], respectively
 268
 269       if(TMath::Abs(hphi1-hphi2)<phicut && TMath::Abs(hphi3-hphi4)<phicut){
 270         CalculateLine(p1, p2, p3, p4, pa, pb);
 271
 272         // We consider the points where x, y and z points are less than xcut, ycut and zcut, respectively
 273         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]){
 274           distance = (TMath::Sqrt(pow((pa[0]-pb[0]),2) + pow((pa[1]-pb[1]),2) + pow((pa[2]-pb[2]),2)));
 275           if(distance<distancecut){
 276             ncontr++;
 277             vertx  = vertx  + pa[0];       verty  = verty  + pa[1];       vertz  = vertz  + pa[2];
 278             vertx2 = vertx2 + pa[0]*pa[0]; verty2 = verty2 + pa[1]*pa[1]; vertz2 = vertz2 + pa[2]*pa[2];
 279             ncontr++;
 280             vertx  = vertx  + pb[0];       verty  = verty  + pb[1];       vertz  = vertz  + pb[2];
 281             vertx2 = vertx2 + pb[0]*pb[0]; verty2 = verty2 + pb[1]*pb[1]; vertz2 = vertz2 + pb[2]*pb[2];
 282           }
 283         }
 284       }
 285
 286       // Third line is formed by p1-p4 and fourth line by p3-p2
 287       // We find two points on each line which form the closest distance of the two lines
 288       // 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
 289       // Next: Consider x, y and z to be less than cuts[0], cuts[1] and cuts[2], respectively
 290       if(TMath::Abs(hphi1-hphi4)<phicut && TMath::Abs(hphi3-hphi2)<phicut) {
 291
 292         CalculateLine(p1, p4, p3, p2, pa, pb);
 293         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]){
 294           distance = (TMath::Sqrt(pow((pa[0]-pb[0]),2) + pow((pa[1]-pb[1]),2) + pow((pa[2]-pb[2]),2)));
 295           if(distance<distancecut){
 296             ncontr++;
 297             vertx  = vertx  + pa[0];       verty  = verty  + pa[1];       vertz  = vertz  + pa[2];
 298             vertx2 = vertx2 + pa[0]*pa[0]; verty2 = verty2 + pa[1]*pa[1]; vertz2 = vertz2 + pa[2]*pa[2];
 299             ncontr++;
 300             vertx  = vertx  + pb[0];       verty  = verty  + pb[1];       vertz  = vertz  + pb[2];
 301             vertx2 = vertx2 + pb[0]*pb[0]; verty2 = verty2 + pb[1]*pb[1]; vertz2 = vertz2 + pb[2]*pb[2];
 302           }
 303         }
 304       }
 305     }
 306   }
 307
 308   if(ncontr>0){
 309     pos[0]  = vertx/ncontr;  pos[1] = verty/ncontr;   pos[2] = vertz/ncontr;
 310     vertx2 = vertx2/ncontr; verty2 = verty2/ncontr; vertz2 = vertz2/ncontr;
 311     sigpos[0] = TMath::Sqrt(vertx2 - pos[0]*pos[0]);
 312     sigpos[1] = TMath::Sqrt(verty2 - pos[1]*pos[1]);
 313     sigpos[2] = TMath::Sqrt(vertz2 - pos[2]*pos[2]);
 314   }
 315   ncontr = ncontr/2;
 316 }
 317
 318 void AliITSVertexer3DTapan::CalculatePhi(Float_t fx, Float_t fy, Float_t & phi)
 319 {
 320   //calculates phi
 321   Float_t ybyx, phi1;
 322   const Float_t kradian = 180./3.141592654;
 323
 324   if(fx==0.)
 325     {
 326       if(fy>0.) phi = 90.;
 327       if(fy<0.) phi = 270.;
 328     }
 329   if(fx != 0.)
 330     {
 331       ybyx = fy/fx;
 332       if(ybyx < 0) ybyx = - ybyx;
 333       phi1 = TMath::ATan(ybyx)*kradian;
 334       if(fx > 0 && fy > 0) phi = phi1;        // 1st Quadrant
 335       if(fx < 0 && fy > 0) phi = 180 - phi1;  // 2nd Quadrant
 336       if(fx < 0 && fy < 0) phi = 180 + phi1;  // 3rd Quadrant
 337       if(fx > 0 && fy < 0) phi = 360 - phi1;  // 4th Quadrant
 338
 339     }
 340   phi = phi/kradian;
 341 }
 342
 343 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{
 344   //calculates line
 345   Double_t p13x, p13y, p13z;
 346   Double_t p21x, p21y, p21z;
 347   Double_t p43x, p43y, p43z;
 348   Double_t d1343, d4321, d1321, d4343, d2121;
 349   Double_t numer, denom;
 350   Double_t mua,   mub;
 351   mua = 0.; mub = 0.;
 352
 353   p13x = p1[0] - p3[0];
 354   p13y = p1[1] - p3[1];
 355   p13z = p1[2] - p3[2];
 356
 357   p21x = p2[0] - p1[0];
 358   p21y = p2[1] - p1[1];
 359   p21z = p2[2] - p1[2];
 360
 361   p43x = p4[0] - p3[0];
 362   p43y = p4[1] - p3[1];
 363   p43z = p4[2] - p3[2];
 364
 365   d1343 = p13x * p43x + p13y * p43y + p13z * p43z;
 366   d4321 = p43x * p21x + p43y * p21y + p43z * p21z;
 367   d1321 = p13x * p21x + p13y * p21y + p13z * p21z;
 368   d4343 = p43x * p43x + p43y * p43y + p43z * p43z;
 369   d2121 = p21x * p21x + p21y * p21y + p21z * p21z;
 370
 371   denom = d2121 * d4343 - d4321 * d4321;
 372   numer = d1343 * d4321 - d1321 * d4343;
 373
 374   if(denom>0) mua = numer / denom;
 375   if(d4343>0) mub = (d1343 + d4321 * (mua)) / d4343;
 376
 377   pa[0] = p1[0] + mua * p21x;
 378   pa[1] = p1[1] + mua * p21y;
 379   pa[2] = p1[2] + mua * p21z;
 380
 381   pb[0] = p3[0] + mub * p43x;
 382   pb[1] = p3[1] + mub * p43y;
 383   pb[2] = p3[2] + mub * p43z;
 384 }
 385