ITS/AliITSVertexer3DTapan.cxx

   1 /**************************************************************************
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   3  *                                                                        *
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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=0.;
  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];
  93   Double_t sigpos[3]={0.,0.,0.};
  94   Int_t ncontr, ncontrtemp;
  95   Float_t cuts[3];
  96   Int_t vtxstatus=0;
  97
  98   //....
  99   pos[0] = 0.;   pos[1] = 0.;   pos[2] = 0.;
 100   cuts[0]=1.;  cuts[1]=1.;  cuts[2]=20.;
 101   CalculateVertex3d1(pos, cuts, ncontr);
 102   if(ncontr==0) {
 103     pos[0] = 9999.;   pos[1] = 9999.;   pos[2] = 9999.;
 104     vtxstatus = -1;
 105   }
 106   AliInfo(Form("1st step: %d %f %f %f st=%d",ncontr,pos[0],pos[1],pos[2],vtxstatus));
 107
 108   if(vtxstatus == 0) {
 109     ncontrtemp = ncontr; postemp[0] = pos[0];   postemp[1] = pos[1];   postemp[2] = pos[2];
 110     cuts[0]=0.3;  cuts[1]=0.3;  cuts[2]=1.;
 111     CalculateVertex3d1(pos, cuts, ncontr);
 112     if(ncontr==0) {
 113       ncontr = ncontrtemp; pos[0] = postemp[0];   pos[1] = postemp[1];   pos[2] = postemp[2];
 114       vtxstatus = 2;
 115     }
 116     AliInfo(Form("2nd step: %d %f %f %f st=%d",ncontr,pos[0],pos[1],pos[2],vtxstatus));
 117   }
 118
 119   if(vtxstatus == 0) {
 120     ncontrtemp = ncontr; postemp[0] = pos[0];   postemp[1] = pos[1];   postemp[2] = pos[2];
 121     cuts[0]=0.25;  cuts[1]=0.25;  cuts[2]=1.0;
 122     CalculateVertex3d2(pos, cuts, ncontr, sigpos);
 123     if(ncontr==0) {
 124       ncontr = ncontrtemp; pos[0] = postemp[0];   pos[1] = postemp[1];   pos[2] = postemp[2];
 125       vtxstatus = 3;
 126     }
 127     AliInfo(Form("3rd 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]=0.1;  cuts[1]=0.1;  cuts[2]=0.2;
 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 = 4;
 137     }
 138     AliInfo(Form("4th step: %d %f %f %f st=%d",ncontr,pos[0],pos[1],pos[2],vtxstatus));
 139   }
 140   AliInfo(Form("Final step: %d %f %f %f st=%d",ncontr,pos[0],pos[1],pos[2],vtxstatus));
 141
 142   Double_t covma[6]={0.,0.,0.,0.,0.,0.};
 143   covma[0]=sigpos[0];
 144   covma[2]=sigpos[1];
 145   covma[5]=sigpos[2];
 146   return new AliESDVertex(pos,covma,(Double_t)vtxstatus,ncontr,"AliITSVertexer3DTapan");
 147
 148 }
 149
 150
 151 void AliITSVertexer3DTapan::CalculateVertex3d1(Double_t pos[3], Float_t cuts[3], Int_t &ncontr) {
 152   //
 153   // This function reconstructs first two steps of vertex
 154   //
 155
 156   Double_t p1[4], p2[4], p3[4], p4[4];
 157   Double_t pa[3], pb[3];
 158   Double_t hphi1, hphi2, hphi3, hphi4;
 159
 160   ncontr = 0;
 161   Float_t  phicut = 1.0;
 162   Double_t distance;  Float_t  distancecut = 1.0;
 163   Int_t    ibin=20;  Float_t  ilow=-1.; Float_t  ihigh=1.;
 164   Int_t    ibinz=400; Float_t  ilowz=-20.; Float_t  ihighz=20.;
 165
 166   TH1F *hx = new TH1F("hx","",  ibin, ilow, ihigh);
 167   TH1F *hy = new TH1F("hy","",  ibin, ilow, ihigh);
 168   TH1F *hz = new TH1F("hz","",  ibinz,ilowz,ihighz);
 169
 170   for (Int_t ip1=0; ip1<ficlu1; ip1++) {
 171     // Two points on layer1: p1 and p3
 172     p1[0] = fX1[ip1];   p1[1] = fY1[ip1];    p1[2] = fZ1[ip1];
 173     p3[0] = fX1[ip1+1]; p3[1] = fY1[ip1+1];  p3[2] = fZ1[ip1+1];
 174     hphi1 = fPhi1[ip1]; hphi3 = fPhi1[ip1+1];
 175
 176     for (Int_t ip2=0; ip2<ficlu2; ip2++) {
 177       // Two points on layer 2: p2 and p4
 178       p2[0] = fX2[ip2];   p2[1] = fY2[ip2];     p2[2] = fZ2[ip2];
 179       p4[0] = fX2[ip2+1]; p4[1] = fY2[ip2+1];   p4[2] = fZ2[ip2+1];
 180       hphi2 = fPhi2[ip2]; hphi4 = fPhi2[ip2+1];
 181
 182       // First line is formed by p1-p2 and second line by p3-p4
 183       // We find two points on each line which form the closest distance of the two lines
 184       // pa[0],pa[1],pa[2]: points on line 1 and pb[0],pb[1],pb[2]: points on line 2
 185       // Next: Consider x, y and z to be less than cuts[0], cuts[1] and cuts[2], respectively
 186
 187       if(TMath::Abs(hphi1-hphi2)<phicut && TMath::Abs(hphi3-hphi4)<phicut){
 188         CalculateLine(p1, p2, p3, p4, pa, pb);
 189
 190         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]){
 191           distance = (TMath::Sqrt(pow((pa[0]-pb[0]),2) + pow((pa[1]-pb[1]),2) + pow((pa[2]-pb[2]),2)));
 192           if(distance<distancecut){
 193             hx->Fill(pa[0]);            hy->Fill(pa[1]);                hz->Fill(pa[2]);
 194             hx->Fill(pb[0]);            hy->Fill(pb[1]);                hz->Fill(pb[2]);
 195             ncontr++;
 196           }
 197         }
 198       }
 199
 200       // Third line is formed by p1-p4 and fourth line by p3-p2
 201       // We find two points on each line which form the closest distance of the two lines
 202       // pa[0],pa[1],pa[2]: points on line 3 and pb[0],pb[1],pb[2]: points on line 4
 203       // Next: Consider x, y and z to be less than cuts[0], cuts[1] and cuts[2], respectively
 204       if(TMath::Abs(hphi1-hphi4)<phicut && TMath::Abs(hphi3-hphi2)<phicut) {
 205         CalculateLine(p1, p4, p3, p2, pa, pb);
 206         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]){
 207           distance = (TMath::Sqrt(pow((pa[0]-pb[0]),2) + pow((pa[1]-pb[1]),2) + pow((pa[2]-pb[2]),2)));
 208           if(distance<distancecut){
 209             hx->Fill(pa[0]);            hy->Fill(pa[1]);                hz->Fill(pa[2]);
 210             hx->Fill(pb[0]);            hy->Fill(pb[1]);                hz->Fill(pb[2]);
 211             ncontr++;
 212           }
 213         }
 214       }
 215     }
 216   }
 217
 218   Int_t maxbinx = hx->GetMaximumBin();
 219   Int_t maxbiny = hy->GetMaximumBin();
 220   Int_t maxbinz = hz->GetMaximumBin();
 221   pos[0] = ilow  + ((ihigh-ilow)/ibin)*maxbinx;
 222   pos[1] = ilow  + ((ihigh-ilow)/ibin)*maxbiny;
 223   pos[2] = ilowz + ((ihighz-ilowz)/ibinz)*maxbinz;
 224   hx->Delete();
 225   hy->Delete();
 226   hz->Delete();
 227 }
 228
 229 void AliITSVertexer3DTapan::CalculateVertex3d2(Double_t pos[3], Float_t cuts[3], Int_t &ncontr, Double_t sigpos[3]) {
 230   //
 231   // This function reconstructs second two steps of vertex
 232   //
 233
 234   Double_t p1[4], p2[4], p3[4], p4[4];
 235   Double_t pa[3], pb[3];
 236   Double_t hphi1, hphi2, hphi3, hphi4;
 237
 238   ncontr = 0;
 239   Float_t  phicut = 0.3;
 240   Double_t distance; Float_t  distancecut = 1.0;
 241
 242   Double_t vertx  =0.;   Double_t verty  =0.;   Double_t vertz  =0.;
 243   Double_t vertx2 =0.;   Double_t verty2 =0.;   Double_t vertz2 =0.;
 244
 245   for (Int_t ip1=0; ip1<ficlu1; ip1++) {
 246     // Two points on layer1: p1 and p3
 247     p1[0] = fX1[ip1];   p1[1] = fY1[ip1];    p1[2] = fZ1[ip1];
 248     p3[0] = fX1[ip1+1]; p3[1] = fY1[ip1+1];  p3[2] = fZ1[ip1+1];
 249     hphi1 = fPhi1[ip1]; hphi3 = fPhi1[ip1+1];
 250
 251     for (Int_t ip2=0; ip2<ficlu2; ip2++) {
 252       // Two points on layer 2: p2 and p4
 253       p2[0] = fX2[ip2];   p2[1] = fY2[ip2];     p2[2] = fZ2[ip2];
 254       p4[0] = fX2[ip2+1]; p4[1] = fY2[ip2+1];   p4[2] = fZ2[ip2+1];
 255       hphi2 = fPhi2[ip2]; hphi4 = fPhi2[ip2+1];
 256
 257       // First line is formed by p1-p2 and second line by p3-p4
 258       // We find two points on each line which form the closest distance of the two lines
 259       // 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
 260       // Next: Consider x, y and z to be less than cuts[0], cuts[1] and cuts[2], respectively
 261
 262       if(TMath::Abs(hphi1-hphi2)<phicut && TMath::Abs(hphi3-hphi4)<phicut){
 263         CalculateLine(p1, p2, p3, p4, pa, pb);
 264
 265         // We consider the points where x, y and z points are less than xcut, ycut and zcut, respectively
 266         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]){
 267           distance = (TMath::Sqrt(pow((pa[0]-pb[0]),2) + pow((pa[1]-pb[1]),2) + pow((pa[2]-pb[2]),2)));
 268           if(distance<distancecut){
 269             ncontr++;
 270             vertx  = vertx  + pa[0];       verty  = verty  + pa[1];       vertz  = vertz  + pa[2];
 271             vertx2 = vertx2 + pa[0]*pa[0]; verty2 = verty2 + pa[1]*pa[1]; vertz2 = vertz2 + pa[2]*pa[2];
 272             ncontr++;
 273             vertx  = vertx  + pb[0];       verty  = verty  + pb[1];       vertz  = vertz  + pb[2];
 274             vertx2 = vertx2 + pb[0]*pb[0]; verty2 = verty2 + pb[1]*pb[1]; vertz2 = vertz2 + pb[2]*pb[2];
 275           }
 276         }
 277       }
 278
 279       // Third line is formed by p1-p4 and fourth line by p3-p2
 280       // We find two points on each line which form the closest distance of the two lines
 281       // 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
 282       // Next: Consider x, y and z to be less than cuts[0], cuts[1] and cuts[2], respectively
 283       if(TMath::Abs(hphi1-hphi4)<phicut && TMath::Abs(hphi3-hphi2)<phicut) {
 284
 285         CalculateLine(p1, p4, p3, p2, pa, pb);
 286         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]){
 287           distance = (TMath::Sqrt(pow((pa[0]-pb[0]),2) + pow((pa[1]-pb[1]),2) + pow((pa[2]-pb[2]),2)));
 288           if(distance<distancecut){
 289             ncontr++;
 290             vertx  = vertx  + pa[0];       verty  = verty  + pa[1];       vertz  = vertz  + pa[2];
 291             vertx2 = vertx2 + pa[0]*pa[0]; verty2 = verty2 + pa[1]*pa[1]; vertz2 = vertz2 + pa[2]*pa[2];
 292             ncontr++;
 293             vertx  = vertx  + pb[0];       verty  = verty  + pb[1];       vertz  = vertz  + pb[2];
 294             vertx2 = vertx2 + pb[0]*pb[0]; verty2 = verty2 + pb[1]*pb[1]; vertz2 = vertz2 + pb[2]*pb[2];
 295           }
 296         }
 297       }
 298     }
 299   }
 300
 301   if(ncontr>0){
 302     pos[0]  = vertx/ncontr;  pos[1] = verty/ncontr;   pos[2] = vertz/ncontr;
 303     vertx2 = vertx2/ncontr; verty2 = verty2/ncontr; vertz2 = vertz2/ncontr;
 304     sigpos[0] = TMath::Sqrt(vertx2 - pos[0]*pos[0]);
 305     sigpos[1] = TMath::Sqrt(verty2 - pos[1]*pos[1]);
 306     sigpos[2] = TMath::Sqrt(vertz2 - pos[2]*pos[2]);
 307   }
 308   ncontr = ncontr/2;
 309 }
 310
 311 void AliITSVertexer3DTapan::CalculatePhi(Float_t fx, Float_t fy, Float_t & phi)
 312 {
 313   //calculates phi
 314   Float_t ybyx, phi1;
 315   const Float_t kradian = 180./3.141592654;
 316
 317   if(fx==0.)
 318     {
 319       if(fy>0.) phi = 90.;
 320       if(fy<0.) phi = 270.;
 321     }
 322   if(fx != 0.)
 323     {
 324       ybyx = fy/fx;
 325       if(ybyx < 0) ybyx = - ybyx;
 326       phi1 = TMath::ATan(ybyx)*kradian;
 327       if(fx > 0 && fy > 0) phi = phi1;        // 1st Quadrant
 328       if(fx < 0 && fy > 0) phi = 180 - phi1;  // 2nd Quadrant
 329       if(fx < 0 && fy < 0) phi = 180 + phi1;  // 3rd Quadrant
 330       if(fx > 0 && fy < 0) phi = 360 - phi1;  // 4th Quadrant
 331
 332     }
 333   phi = phi/kradian;
 334 }
 335
 336 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{
 337   //calculates line
 338   Double_t p13x, p13y, p13z;
 339   Double_t p21x, p21y, p21z;
 340   Double_t p43x, p43y, p43z;
 341   Double_t d1343, d4321, d1321, d4343, d2121;
 342   Double_t numer, denom;
 343   Double_t mua,   mub;
 344   mua = 0.; mub = 0.;
 345
 346   p13x = p1[0] - p3[0];
 347   p13y = p1[1] - p3[1];
 348   p13z = p1[2] - p3[2];
 349
 350   p21x = p2[0] - p1[0];
 351   p21y = p2[1] - p1[1];
 352   p21z = p2[2] - p1[2];
 353
 354   p43x = p4[0] - p3[0];
 355   p43y = p4[1] - p3[1];
 356   p43z = p4[2] - p3[2];
 357
 358   d1343 = p13x * p43x + p13y * p43y + p13z * p43z;
 359   d4321 = p43x * p21x + p43y * p21y + p43z * p21z;
 360   d1321 = p13x * p21x + p13y * p21y + p13z * p21z;
 361   d4343 = p43x * p43x + p43y * p43y + p43z * p43z;
 362   d2121 = p21x * p21x + p21y * p21y + p21z * p21z;
 363
 364   denom = d2121 * d4343 - d4321 * d4321;
 365   numer = d1343 * d4321 - d1321 * d4343;
 366
 367   if(denom>0) mua = numer / denom;
 368   if(d4343>0) mub = (d1343 + d4321 * (mua)) / d4343;
 369
 370   pa[0] = p1[0] + mua * p21x;
 371   pa[1] = p1[1] + mua * p21y;
 372   pa[2] = p1[2] + mua * p21z;
 373
 374   pb[0] = p3[0] + mub * p43x;
 375   pb[1] = p3[1] + mub * p43y;
 376   pb[2] = p3[2] + mub * p43z;
 377 }
 378