New version of the ITS tracking, presented by M.Ivanov during the off-line week in...
[u/mrichter/AliRoot.git] / ITS / AliITStrackerMI.h
1 #ifndef ALIITSTRACKERMI_H
2 #define ALIITSTRACKERMI_H
3 /* Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
4  * See cxx source for full Copyright notice                               */
5
6 //-------------------------------------------------------------------------
7 //                          ITS tracker
8 //     reads AliITSclusterMI clusters and creates AliITStrackV2 tracks
9 //           Origin: Iouri Belikov, CERN, Jouri.Belikov@cern.ch 
10 //-------------------------------------------------------------------------
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12 #include <TObjArray.h>
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14 #include "AliTracker.h"
15 #include "AliITSrecoV2.h"
16 #include "AliITStrackV2.h"
17 #include "AliITSclusterV2.h"
18
19 class AliITSclusterV2;
20 class AliESD;
21 class AliITSgeom;
22 class TTree;
23 class AliHelix;
24 class AliV0vertex;
25
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27
28 class AliITSRecV0Info: public TObject {
29 public:
30   void Update(Float_t vertex[3], Float_t mass1, Float_t mass2);
31   Double_t       fDist1;    //info about closest distance according closest MC - linear DCA
32   Double_t       fDist2;    //info about closest distance parabolic DCA
33   Double_t       fInvMass;  //reconstructed invariant mass -
34   //
35   Double_t       fPdr[3];    //momentum at vertex daughter  - according approx at DCA
36   Double_t       fXr[3];     //rec. position according helix
37   //
38   Double_t       fPm[3];    //momentum at the vertex mother
39   Double_t       fAngle[3]; //three angles
40   Double_t       fRr;       // rec position of the vertex 
41   Int_t          fLab[2];   //MC label of the partecle 
42   Float_t        fPointAngleFi; //point angle fi
43   Float_t        fPointAngleTh; //point angle theta
44   Float_t        fPointAngle;   //point angle full
45   ClassDef(AliITSRecV0Info,1)  // container for  
46 };
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48
49
50
51 //-------------------------------------------------------------------------
52 class AliITStrackerMI : public AliTracker {
53 public:
54   AliITStrackerMI():AliTracker(){}
55   AliITStrackerMI(const AliITSgeom *geom);
56   AliCluster *GetCluster(Int_t index) const;
57   AliITSclusterV2 *GetClusterLayer(Int_t layn, Int_t ncl) const
58                         {return fgLayers[layn].GetCluster(ncl);}
59   Int_t GetNumberOfClustersLayer(Int_t layn) const 
60                         {return fgLayers[layn].GetNumberOfClusters();}
61   Int_t LoadClusters(TTree *cf);
62   void UnloadClusters();
63   Int_t Clusters2Tracks(TTree *in, TTree *out);
64   Int_t Clusters2Tracks(AliESD *event);
65   Int_t PropagateBack(AliESD *event);
66   Int_t RefitInward(AliESD *event);
67   Bool_t RefitAt(Double_t x, AliITStrackV2 *seed, const AliITStrackV2 *t);
68   void SetupFirstPass(Int_t *flags, Double_t *cuts=0);
69   void SetupSecondPass(Int_t *flags, Double_t *cuts=0);
70
71   void SetLastLayerToTrackTo(Int_t l=0) {fLastLayerToTrackTo=l;} 
72   void SetLayersNotToSkip(Int_t *l);
73   void UseClusters(const AliKalmanTrack *t, Int_t from=0) const;
74   void GetNTeor(Int_t layer, const AliITSclusterV2* cl, Float_t theta, Float_t phi, Float_t &ny, Float_t &nz);
75   Int_t  GetError(Int_t layer, const AliITSclusterV2*cl, Float_t theta, Float_t phi, Float_t expQ, Float_t &erry, Float_t &errz);
76   Double_t GetPredictedChi2MI(AliITStrackV2* track, const AliITSclusterV2 *cluster,Int_t layer);
77   Int_t UpdateMI(AliITStrackV2* track, const AliITSclusterV2* cl,Double_t chi2,Int_t layer);
78   class AliITSdetector { 
79   public:
80     AliITSdetector(){}
81     AliITSdetector(Double_t r,Double_t phi) {fR=r; fPhi=phi; fSinPhi = TMath::Sin(phi); fCosPhi = TMath::Cos(phi);
82     fYmin=10000;fYmax=-1000; fZmin=10000;fZmax=-1000;}
83     inline void GetGlobalXYZ( const AliITSclusterV2 *cl, Double_t xyz[3]) const;
84     Double_t GetR()   const {return fR;}
85     Double_t GetPhi() const {return fPhi;}
86     Double_t GetYmin() const {return fYmin;}
87     Double_t GetYmax() const {return fYmax;}
88     Double_t GetZmin() const {return fZmin;}
89     Double_t GetZmax() const {return fZmax;}
90     void SetYmin(Double_t min) {fYmin = min;}
91     void SetYmax(Double_t max) {fYmax = max;}
92     void SetZmin(Double_t min) {fZmin = min;}
93     void SetZmax(Double_t max) {fZmax = max;}
94   private:
95     Double_t fR;    // polar coordinates 
96     Double_t fPhi;  // of this detector
97     Double_t fSinPhi; // sin of phi;
98     Double_t fCosPhi; // cos of phi 
99     Double_t fYmin;   //  local y minimal
100     Double_t fYmax;   //  local max y
101     Double_t fZmin;   //  local z min
102     Double_t fZmax;   //  local z max
103   };
104
105   class AliITSlayer {
106     friend class AliITStrackerMI;
107   public:
108     AliITSlayer();
109     AliITSlayer(Double_t r, Double_t p, Double_t z, Int_t nl, Int_t nd);
110    ~AliITSlayer();
111     Int_t InsertCluster(AliITSclusterV2 *c);
112     void  SortClusters();
113     void ResetClusters();
114     void ResetWeights();
115     void SelectClusters(Double_t zmi,Double_t zma,Double_t ymi,Double_t yma);
116     const AliITSclusterV2 *GetNextCluster(Int_t &ci);
117     void ResetRoad();
118     Double_t GetRoad() const {return fRoad;}
119     Double_t GetR() const {return fR;}
120     Int_t FindClusterIndex(Float_t z) const;
121     AliITSclusterV2 *GetCluster(Int_t i) const {return i<fN? fClusters[i]:0;} 
122     Float_t         *GetWeight(Int_t i) {return i<fN ?&fClusterWeight[i]:0;}
123     AliITSdetector &GetDetector(Int_t n) const { return fDetectors[n]; }
124     Int_t FindDetectorIndex(Double_t phi, Double_t z) const;
125     Double_t GetThickness(Double_t y, Double_t z, Double_t &x0) const;
126     Int_t InRoad() const ;
127     Int_t GetNumberOfClusters() const {return fN;}
128     Int_t GetNladders() const {return fNladders;}
129     Int_t GetNdetectors() const {return fNdetectors;}
130     Int_t GetSkip() const {return fSkip;}
131     void  SetSkip(Int_t skip){fSkip=skip;}
132     void IncAccepted(){fAccepted++;}
133     Int_t GetAccepted() const {return fAccepted;}
134   protected:
135     Double_t fR;                // mean radius of this layer
136     Double_t fPhiOffset;        // offset of the first detector in Phi
137     Int_t fNladders;            // number of ladders
138     Double_t fZOffset;          // offset of the first detector in Z
139     Int_t fNdetectors;          // detectors/ladder
140     AliITSdetector *fDetectors; // array of detectors
141     Int_t fN;                   // number of clusters
142     AliITSclusterV2 *fClusters[kMaxClusterPerLayer]; // pointers to clusters
143     Int_t        fClusterIndex[kMaxClusterPerLayer]; // pointers to clusters
144     Float_t fY[kMaxClusterPerLayer];                // y position of the clusters      
145     Float_t fZ[kMaxClusterPerLayer];                // z position of the clusters      
146     Float_t fYB[2];                                       // ymin and ymax
147     //
148     AliITSclusterV2 *fClusters5[6][kMaxClusterPerLayer5]; // pointers to clusters -     slice in y
149     Int_t        fClusterIndex5[6][kMaxClusterPerLayer5]; // pointers to clusters -     slice in y    
150     Float_t fY5[6][kMaxClusterPerLayer5];                // y position of the clusters  slice in y    
151     Float_t fZ5[6][kMaxClusterPerLayer5];                // z position of the clusters  slice in y 
152     Int_t fN5[6];                                       // number of cluster in slice
153     Float_t fDy5;                                       //delta y
154     Float_t fBy5[6][2];                                    //slice borders
155     //
156     AliITSclusterV2 *fClusters10[11][kMaxClusterPerLayer10]; // pointers to clusters -     slice in y
157     Int_t        fClusterIndex10[11][kMaxClusterPerLayer10]; // pointers to clusters -     slice in y    
158     Float_t fY10[11][kMaxClusterPerLayer10];                // y position of the clusters  slice in y    
159     Float_t fZ10[11][kMaxClusterPerLayer10];                // z position of the clusters  slice in y 
160     Int_t fN10[11];                                       // number of cluster in slice
161     Float_t fDy10;
162     Float_t fBy10[11][2];                  
163     //
164     AliITSclusterV2 *fClusters20[21][kMaxClusterPerLayer20]; // pointers to clusters -     slice in y
165     Int_t        fClusterIndex20[21][kMaxClusterPerLayer20]; // pointers to clusters -     slice in y    
166     Float_t fY20[21][kMaxClusterPerLayer20];                // y position of the clusters  slice in y    
167     Float_t fZ20[21][kMaxClusterPerLayer20];                // z position of the clusters  slice in y 
168     Int_t fN20[21];                                       // number of cluster in slice
169     Float_t fDy20;
170     Float_t fBy20[21][2];
171     //
172     AliITSclusterV2** fClustersCs;                         //clusters table in current slice
173     Int_t   *fClusterIndexCs;                             //cluster index in current slice 
174     Float_t *fYcs;                                        //y position in current slice
175     Float_t *fZcs;                                        //z position in current slice
176     Int_t    fNcs;                                        //number of clusters in current slice    
177     Int_t fCurrentSlice;                                  //current slice
178     //
179     Float_t  fClusterWeight[kMaxClusterPerLayer]; // probabilistic weight of the cluster
180     Int_t    fClusterTracks[4][kMaxClusterPerLayer]; //tracks registered to given cluster
181     Float_t fZmax;      //    edges
182     Float_t fYmin;      //   of  the
183     Float_t fYmax;      //   "window"
184     Int_t fI;            // index of the current cluster within the "window"
185     Int_t fImax;            // index of the last cluster within the "window"    
186     Int_t fSkip;     // indicates possibility to skip cluster
187     Int_t fAccepted;
188     Double_t fRoad;      // road defined by the cluster density
189   };
190   AliITStrackerMI::AliITSlayer    & GetLayer(Int_t layer) const;
191   AliITStrackerMI::AliITSdetector & GetDetector(Int_t layer, Int_t n) const {return GetLayer(layer).GetDetector(n); }
192
193 protected:
194   void FindV0(AliESD *event);  //try to find V0
195   Double_t  TestV0(AliHelix *h1, AliHelix *h2, AliITSRecV0Info *vertex);  //try to find V0 - return DCA
196   Double_t  FindBestPair(Int_t esdtrack0, Int_t esdtrack1,AliITSRecV0Info *vertex);  // try to find best pair from the tree of track hyp.
197   void CookLabel(AliKalmanTrack *t,Float_t wrong) const;
198   void CookLabel(AliITStrackV2 *t,Float_t wrong) const;
199   Double_t GetEffectiveThickness(Double_t y, Double_t z) const;
200   void FollowProlongationTree(AliITStrackV2 * otrack, Int_t esdindex);
201   void ResetBestTrack() {
202      fBestTrack.~AliITStrackV2();
203      new(&fBestTrack) AliITStrackV2(fTrackToFollow);
204   }
205   void ResetTrackToFollow(const AliITStrackV2 &t) {
206      fTrackToFollow.~AliITStrackV2();
207      new(&fTrackToFollow) AliITStrackV2(t);
208   }
209   void CookdEdx(AliITStrackV2* track);
210   Double_t GetNormalizedChi2(AliITStrackV2 * track, Int_t mode);
211   Double_t GetTruncatedChi2(AliITStrackV2 * track, Float_t fac);
212   Double_t NormalizedChi2(AliITStrackV2 * track, Int_t layer);
213   Double_t GetInterpolatedChi2(AliITStrackV2 * forwardtrack, AliITStrackV2 * backtrack);  
214   Double_t GetMatchingChi2(AliITStrackV2 * track1, AliITStrackV2 * track2);
215   Double_t GetDeadZoneProbability(Double_t zpos, Double_t zerr);
216
217   Float_t    *GetWeight(Int_t index);
218   void AddTrackHypothesys(AliITStrackV2 * track, Int_t esdindex);
219   void SortTrackHypothesys(Int_t esdindex, Int_t maxcut, Int_t mode);
220   AliITStrackV2 * GetBestHypothesys(Int_t esdindex, AliITStrackV2 * original, Int_t checkmax); 
221   void  GetBestHypothesysMIP(TObjArray &itsTracks); 
222   void RegisterClusterTracks(AliITStrackV2* track, Int_t id);
223   void UnRegisterClusterTracks(AliITStrackV2* track, Int_t id);
224   Float_t GetNumberOfSharedClusters(AliITStrackV2* track,Int_t id, Int_t list[6], AliITSclusterV2 *clist[6]);
225   Int_t GetOverlapTrack(AliITStrackV2 *track, Int_t trackID, Int_t &shared, Int_t clusterlist[6], Int_t overlist[6]);
226   AliITStrackV2 * GetBest2Tracks(Int_t trackID1, Int_t treackID2, Float_t th0, Float_t th1);
227   Float_t  * GetErrY(Int_t trackindex) const {return &fCoeficients[trackindex*48];}
228   Float_t  * GetErrZ(Int_t trackindex) const {return &fCoeficients[trackindex*48+12];}
229   Float_t  * GetNy(Int_t trackindex) const {return &fCoeficients[trackindex*48+24];}
230   Float_t  * GetNz(Int_t trackindex) const {return &fCoeficients[trackindex*48+36];}
231   void       SignDeltas( TObjArray *ClusterArray, Float_t zv);
232   void MakeCoeficients(Int_t ntracks);
233   void UpdateESDtrack(AliITStrackV2* track, ULong_t flags);
234   Int_t fI;                              // index of the current layer
235   static AliITSlayer fgLayers[kMaxLayer];// ITS layers
236   AliITStrackV2 fTracks[kMaxLayer];      // track estimations at the ITS layers
237   AliITStrackV2 fBestTrack;              // "best" track 
238   AliITStrackV2 fTrackToFollow;          // followed track
239   TObjArray     fTrackHypothesys;        // ! array with track hypothesys- ARRAY is the owner of tracks- MI
240   Int_t         fBestTrackIndex[100000]; // ! index of the best track
241   Int_t         fCurrentEsdTrack;        // ! current esd track           - MI
242   Int_t fPass;                           // current pass through the data 
243   Int_t fConstraint[2];                  // constraint flags
244
245   Int_t fLayersNotToSkip[kMaxLayer];     // layer masks
246   Int_t fLastLayerToTrackTo;             // the innermost layer to track to
247   Float_t * fCoeficients;                //! working array with errors and mean cluser shape
248   ClassDef(AliITStrackerMI,1)   //ITS tracker V2
249 };
250
251
252
253
254 /////////////////////////////////////////////////////////
255 /////////////////////////////////////////////////////////
256 /////////////////////////////////////////////////////////
257
258
259
260
261
262 inline void AliITStrackerMI::SetupFirstPass(Int_t *flags, Double_t *cuts) {
263   // This function sets up flags and cuts for the first tracking pass   
264   //
265   //   flags[0] - vertex constaint flag                                
266   //              negative means "skip the pass"                        
267   //              0        means "no constraint"                        
268   //              positive means "normal constraint"                    
269
270    fConstraint[0]=flags[0];
271    if (cuts==0) return;
272 }
273
274 inline void AliITStrackerMI::SetupSecondPass(Int_t *flags, Double_t *cuts) {
275   // This function sets up flags and cuts for the second tracking pass   
276   //
277   //   flags[0] - vertex constaint flag                                
278   //              negative means "skip the pass"                        
279   //              0        means "no constraint"                        
280   //              positive means "normal constraint"                    
281
282    fConstraint[1]=flags[0];
283    if (cuts==0) return;
284 }
285
286 inline void AliITStrackerMI::CookLabel(AliKalmanTrack *t,Float_t wrong) const {
287   //--------------------------------------------------------------------
288   //This function "cooks" a track label. If label<0, this track is fake.
289   //--------------------------------------------------------------------
290    Int_t tpcLabel=t->GetLabel();
291    if (tpcLabel<0) return;
292    AliTracker::CookLabel(t,wrong);
293    if (tpcLabel!=TMath::Abs(t->GetLabel())){
294      t->SetFakeRatio(1.);
295    }
296    if (tpcLabel !=t->GetLabel()) {
297      t->SetLabel(-tpcLabel);      
298    }
299 }
300
301 inline Double_t AliITStrackerMI::NormalizedChi2(AliITStrackV2 * track, Int_t layer)
302 {
303   //--------------------------------------------------------------------
304   //get normalize chi2
305   //--------------------------------------------------------------------
306   track->fNormChi2[layer] = 2.*track->fNSkipped+0.25*track->fNDeadZone+track->fdEdxMismatch+track->GetChi2()/
307   //track->fNormChi2[layer] = 2.*track->fNSkipped+0.25*track->fNDeadZone+track->fdEdxMismatch+track->fChi22/
308     TMath::Max(double(track->GetNumberOfClusters()-track->fNSkipped),
309                1./(1.+track->fNSkipped));
310   return track->fNormChi2[layer];
311 }
312 inline void  AliITStrackerMI::AliITSdetector::GetGlobalXYZ(const AliITSclusterV2 *cl, Double_t xyz[3]) const
313 {
314   //
315   // get cluster coordinates in global cooordinate 
316   //
317   xyz[2] = cl->GetZ();
318   xyz[0] = fR*fCosPhi - cl->GetY()*fSinPhi;
319   xyz[1] = fR*fSinPhi + cl->GetY()*fCosPhi;
320 }
321 #endif