RICH/AliRICHClusterFinder.cxx

   1 /**************************************************************************
   2  * Copyright(c) 1998-1999, 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
  16
  17 #include "AliRICHClusterFinder.h"
  18 #include "AliRICHMap.h"
  19 #include <TMinuit.h>
  20 #include <TParticle.h>
  21 #include <TVector3.h>
  22 #include <AliLoader.h>
  23 #include <AliStack.h>
  24 #include <AliRun.h>
  25 #include "AliRICHParam.h"
  26
  27 void RICHMinMathieson(Int_t &npar, Double_t *gin, Double_t &chi2, Double_t *par, Int_t iflag);
  28
  29 ClassImp(AliRICHClusterFinder)
  30 //__________________________________________________________________________________________________
  31 AliRICHClusterFinder::AliRICHClusterFinder(AliRunLoader *pRunLoader)
  32 {//main ctor
  33   fRICH = (AliRICH*) pRunLoader->GetAliRun()->GetDetector("RICH");
  34
  35   AliDebug(1,"main ctor Start.");
  36
  37   fDigitMap = 0;
  38   fRawCluster.Reset();
  39   fResolvedCluster.Reset();
  40   AliDebug(1,"main ctor Stop.");
  41 }//main ctor
  42 //__________________________________________________________________________________________________
  43 void AliRICHClusterFinder::Exec(const Option_t *)
  44 {
  45 //Main method of cluster finder. Loops on  events and chambers, everything else is done in FindClusters()
  46   AliDebug(1,"Exec Start.");
  47
  48   R()->GetLoader()                ->LoadDigits();
  49 //  R()->GetLoader()->GetRunLoader()->LoadHeader();
  50   if(!R()->GetLoader()->GetRunLoader()->TreeK()) R()->GetLoader()->GetRunLoader()->LoadKinematics();
  51
  52   for(Int_t iEventN=0;iEventN<gAlice->GetEventsPerRun();iEventN++){//events loop
  53     AliDebug(1,Form("Processing event %i...",iEventN));
  54     R()->GetLoader()->GetRunLoader()->GetEvent(iEventN);
  55
  56     R()->GetLoader()->MakeTree("R");  R()->MakeBranch("R");
  57     R()->DigitsReset();               R()->ClustersReset();
  58
  59     R()->GetLoader()->TreeD()->GetEntry(0);
  60     for(Int_t iChamber=1;iChamber<=kNchambers;iChamber++){//chambers loop
  61       FindClusters(iChamber);
  62     }//chambers loop
  63     R()->GetLoader()->TreeR()->Fill();  R()->GetLoader()->WriteRecPoints("OVERWRITE");//write out clusters for current event
  64   }//events loop
  65
  66   R()->DigitsReset();//reset and unload everything
  67   R()->ClustersReset();
  68   R()->GetLoader()                ->UnloadDigits();
  69   R()->GetLoader()                ->UnloadRecPoints();
  70 //  R()->GetLoader()->GetRunLoader()->UnloadHeader();
  71   R()->GetLoader()->GetRunLoader()->UnloadKinematics();
  72
  73   AliDebug(1,"Stop.");
  74 }//Exec()
  75 //__________________________________________________________________________________________________
  76 void AliRICHClusterFinder::FindClusters(Int_t iChamber)
  77 {
  78 //Loops on digits for a given chamber, forms raw clusters, then tries to resolve them if requested
  79   Int_t iNdigits=R()->Digits(iChamber)->GetEntriesFast();
  80   AliDebug(1,Form("Start for chamber %i with %i digits.",iChamber,iNdigits));
  81
  82   if(iNdigits==0)return;//no digits for a given chamber, nothing to do
  83
  84   fDigitMap=new AliRICHMap(R()->Digits(iChamber));//create digit map for the given chamber
  85
  86   for(Int_t iDigN=0;iDigN<iNdigits;iDigN++){//digits loop for a given chamber
  87     AliRICHDigit *dig=(AliRICHDigit*)R()->Digits(iChamber)->At(iDigN);
  88     Int_t i=dig->PadX();   Int_t j=dig->PadY();
  89     if(fDigitMap->TestHit(i,j)==kUsed) continue;//this digit is already taken, go after next digit
  90
  91     FormRawCluster(i,j);//form raw cluster starting from (i,j) pad
  92     AliDebug(1,"After FormRawCluster:");ToAliDebug(1,fRawCluster.Print());
  93     FindLocalMaxima();  //find number of local maxima and initial center of gravity
  94     AliDebug(1,"After FindLocalMaxima:");ToAliDebug(1,fRawCluster.Print());
  95
  96     if(AliRICHParam::IsResolveClusters()&&fNlocals<=6&&fRawCluster.Size()>1){
  97       FitCoG(); //serialization of resolved clusters will happen inside
  98     }else{//cluster size=1 or resolving is switched off
  99       WriteRawCluster();//simply output the formed raw cluster without deconvolution
 100     }
 101     fRawCluster.Reset(); fResolvedCluster.Reset();
 102   }//digits loop for a given chamber
 103
 104   delete fDigitMap;
 105
 106   AliDebug(1,"Stop.");
 107 }//FindClusters()
 108 //__________________________________________________________________________________________________
 109 void AliRICHClusterFinder::FindClusterContribs(AliRICHCluster *pCluster)
 110 {
 111 //Finds cerenkov-feedback-mip mixture for a given cluster
 112   AliDebug(1,"Start.");ToAliDebug(1,pCluster->Print());
 113
 114 //  R()->GetLoader()->GetRunLoader()->LoadHeader(); //...message from AliRunLoader...hopefully will disappear in future...
 115   // sometimes no stack found if the above line is commented out!!
 116   AliStack *pStack = R()->GetLoader()->GetRunLoader()->Stack();
 117   if(!pStack)
 118   {AliInfo("No Stack found!!! No contrib to cluster found.");return;}
 119
 120   TObjArray *pDigits = pCluster->Digits();
 121   if(!pDigits) return; //??????????
 122   Int_t iNmips=0,iNckovs=0,iNfeeds=0;
 123   TArrayI contribs(3*pCluster->Size());
 124   Int_t *pindex = new Int_t[3*pCluster->Size()];
 125   for(Int_t iDigN=0;iDigN<pCluster->Size();iDigN++) {//loop on digits of a given cluster
 126     contribs[3*iDigN]  =((AliRICHDigit*)pDigits->At(iDigN))->GetTrack(0);
 127     if (contribs[3*iDigN] >= 10000000) contribs[3*iDigN] = 0;
 128     contribs[3*iDigN+1]=((AliRICHDigit*)pDigits->At(iDigN))->GetTrack(1);
 129     if (contribs[3*iDigN+1] >= 10000000) contribs[3*iDigN+1] = 0;
 130     contribs[3*iDigN+2]=((AliRICHDigit*)pDigits->At(iDigN))->GetTrack(2);
 131     if (contribs[3*iDigN+2] >= 10000000) contribs[3*iDigN+2] = 0;
 132   }//loop on digits of a given cluster
 133   TMath::Sort(contribs.GetSize(),contribs.GetArray(),pindex);
 134   for(Int_t iDigN=0;iDigN<3*pCluster->Size()-1;iDigN++) {//loop on digits to sort tids
 135     AliDebug(1,Form("%4i for digit n. %4i",contribs[pindex[iDigN]],iDigN));
 136     if(contribs[pindex[iDigN]]!=contribs[pindex[iDigN+1]]) {
 137       Int_t thecontrib = contribs[pindex[iDigN]];
 138       if (thecontrib>=pStack->GetNtrack()) continue;//PH this should not happen
 139       TParticle* particle = pStack->Particle(thecontrib);
 140       if (!particle) continue;//PH this should not happen
 141       Int_t code   = particle->GetPdgCode();
 142       Double_t charge = 0;
 143       if(particle->GetPDG()) charge=particle->GetPDG()->Charge();
 144       AliDebug(1,Form(" charge of particle %f",charge));
 145
 146       if(code==50000050) iNckovs++;
 147       if(code==50000051) iNfeeds++;
 148       if(charge!=0) iNmips++;
 149     }
 150   }//loop on digits to sort Tid
 151
 152   if (contribs[pindex[3*pCluster->Size()-1]]!=-1) {
 153      Int_t thecontrib = contribs[pindex[3*pCluster->Size()-1]];
 154      if (thecontrib<pStack->GetNtrack()){
 155        //PH the opposite should not happen
 156
 157        TParticle* particle = pStack->Particle(thecontrib);
 158        if (particle) {
 159          //PH the opposite should not happen
 160          Int_t code   = particle->GetPdgCode();
 161          Double_t charge = 0;
 162          if(particle->GetPDG()) charge=particle->GetPDG()->Charge();
 163          AliDebug(1,Form(" charge of particle %f",charge));
 164          if(code==50000050) iNckovs++;
 165          if(code==50000051) iNfeeds++;
 166          if(charge!=0) iNmips++;
 167        }
 168      }
 169   }
 170
 171   pCluster->CFM(iNckovs,iNfeeds,iNmips);
 172 //
 173   delete [] pindex;
 174   ToAliDebug(1,pCluster->Print());
 175   AliDebug(1,"Stop.");
 176 }//FindClusterContribs()
 177 //__________________________________________________________________________________________________
 178 void  AliRICHClusterFinder::FormRawCluster(Int_t i, Int_t j)
 179 {
 180 //Builds the raw cluster (before deconvolution). Starts from the first pad (i,j) then calls itself recursevly  for all neighbours.
 181   AliDebug(1,Form("Start with digit(%i,%i) Q=%f",i,j,((AliRICHDigit*)fDigitMap->GetHit(i,j))->Qdc()));
 182
 183   fRawCluster.AddDigit((AliRICHDigit*) fDigitMap->GetHit(i,j));//take this pad in cluster
 184   fDigitMap->FlagHit(i,j);//flag this pad as taken
 185
 186   Int_t listX[4], listY[4];    //  Now look recursively for all neighbours
 187   for (Int_t iNei=0;iNei<R()->P()->PadNeighbours(i,j,listX,listY);iNei++)
 188     if(fDigitMap->TestHit(listX[iNei],listY[iNei])==kUnused) FormRawCluster(listX[iNei],listY[iNei]);
 189 }//FormRawCluster()
 190 //__________________________________________________________________________________________________
 191 void AliRICHClusterFinder::FindLocalMaxima()
 192 {
 193 //find number of local maxima in the current raw cluster and then calculates initial center of gravity
 194   fNlocals=0;
 195   AliDebug(1,Form("Cluster size of the Raw cluster ---> %i",fRawCluster.Size()));
 196   for(Int_t iDig1=0;iDig1<fRawCluster.Size();iDig1++) {
 197     Int_t iNotMax = 0;
 198     AliRICHDigit *pDig1 = (AliRICHDigit *)fRawCluster.Digits()->At(iDig1);
 199     if(!pDig1) {fNlocals=0;return;}
 200     TVector pad1 = pDig1->Pad();
 201     Int_t padQ1 = (Int_t)(pDig1->Qdc()+0.1);
 202     Int_t padC1 = pDig1->Cfm();
 203     for(Int_t iDig2=0;iDig2<fRawCluster.Size();iDig2++) {
 204       AliRICHDigit *pDig2 = (AliRICHDigit *)fRawCluster.Digits()->At(iDig2);
 205       if(!pDig2) {fNlocals=0;return;}
 206       TVector pad2 = pDig2->Pad();
 207       Int_t padQ2 = (Int_t)(pDig2->Qdc()+0.1);
 208       if(iDig1==iDig2) continue;
 209       Int_t diffx = TMath::Sign(Int_t(pad1[0]-pad2[0]),1);
 210       Int_t diffy = TMath::Sign(Int_t(pad1[1]-pad2[1]),1);
 211       if((diffx+diffy)<=1) {
 212          if(padQ2>=padQ1) iNotMax++;
 213       }
 214     }
 215     if(iNotMax==0) {
 216       if (fNlocals<100) {
 217         TVector2 x2=AliRICHParam::Pad2Loc(pad1);
 218         fLocalX[fNlocals]=x2.X();fLocalY[fNlocals]=x2.Y();
 219         fLocalQ[fNlocals] = (Double_t)padQ1;
 220         fLocalC[fNlocals] = padC1;
 221         fNlocals++;
 222       }
 223     }
 224   }
 225   AliDebug(1,Form("Number of local maxima found ---> %i",fNlocals));
 226   fRawCluster.CoG(fNlocals); //first initial approximation of the CoG...to start minimization.
 227 }//FindLocalMaxima()
 228 //__________________________________________________________________________________________________
 229 void AliRICHClusterFinder::WriteRawCluster()
 230 {
 231 //Add the current raw cluster to the list of clusters
 232   AliDebug(1,"Start.");
 233
 234   FindClusterContribs(&fRawCluster);
 235   R()->ClusterAdd(fRawCluster);
 236
 237   ToAliDebug(1,fRawCluster.Print()); AliDebug(1,"Stop.");
 238 }//WriteRawCluster()
 239 //__________________________________________________________________________________________________
 240 void AliRICHClusterFinder::WriteResolvedCluster()
 241 {
 242 //Add the current resolved cluster to the list of clusters
 243   AliDebug(1,"Start.");
 244
 245   FindClusterContribs(&fResolvedCluster);
 246   R()->ClusterAdd(fResolvedCluster);
 247
 248   ToAliDebug(1,fResolvedCluster.Print()); AliDebug(1,"Stop.");
 249 }//WriteResolvedCluster()
 250 //__________________________________________________________________________________________________
 251 void AliRICHClusterFinder::FitCoG()
 252 {
 253 //Fits cluster of size  by the corresponding number of Mathieson shapes.
 254 //This methode is only invoked in case everything is ok to start deconvolution
 255   AliDebug(1,"Start with:"); ToAliDebug(1,fRawCluster.Print());
 256
 257   Double_t arglist;
 258   Int_t ierflag = 0;
 259
 260   AliDebug(1,Form("MINUIT Started with %i parameters and %i local maxima",3*fNlocals-1,fNlocals));
 261
 262 //  TMinuit *pMinuit = new TMinuit(3*fNlocals-1);
 263   TMinuit *pMinuit = new TMinuit(100);
 264   pMinuit->mninit(5,10,7);
 265
 266   arglist = -1;
 267   pMinuit->mnexcm("SET PRI",&arglist, 1, ierflag);
 268   pMinuit->mnexcm("SET NOW",&arglist, 0, ierflag);
 269
 270   TString chname;
 271   Int_t ierflg;
 272
 273   pMinuit->SetObjectFit((TObject*)this);
 274   pMinuit->SetFCN(RICHMinMathieson);
 275
 276   Double_t vstart,lower, upper;
 277   Double_t stepX= 0.01;
 278   Double_t stepY= 0.01;
 279   Double_t stepQ= 0.01;
 280
 281   for(Int_t i=0;i<fNlocals;i++) {
 282     AliDebug(1,Form(" local minimum n. %i with Xstart %f and Ystart %f",i,fLocalX[i],fLocalY[i]));
 283     vstart   = fLocalX[i];
 284     lower    = vstart - 2*AliRICHParam::PadSizeX();
 285     upper    = vstart + 2*AliRICHParam::PadSizeX();
 286     pMinuit->mnparm(3*i  ,Form("xCoG  %i",i),vstart,stepX,lower,upper,ierflag);
 287     AliDebug(1,Form("xCoG %i vstart %f lower %f upper %f ",i,vstart,lower,upper));
 288
 289     vstart   = fLocalY[i];
 290     lower    = vstart - 2*AliRICHParam::PadSizeY();
 291     upper    = vstart + 2*AliRICHParam::PadSizeY();
 292     pMinuit->mnparm(3*i+1,Form("yCoG  %i",i),vstart,stepY,lower,upper,ierflag);
 293     AliDebug(1,Form("yCoG %i vstart %f lower %f upper %f ",i,vstart,lower,upper));
 294     if(i==fNlocals-1) break;                    // last parameter is constrained
 295     vstart = fLocalQ[i]/fRawCluster.Q();
 296     lower  = 0;
 297     upper  = 1;
 298     pMinuit->mnparm(3*i+2,Form("qfrac %i",i),vstart,stepQ,lower,upper,ierflag);
 299     AliDebug(1,Form("qfrac %i vstart %f lower %f upper %f ",i,vstart,lower,upper));
 300   }
 301
 302   arglist = -1;  pMinuit->mnexcm("SET NOGR",&arglist, 1,ierflag);
 303   arglist =  1;  pMinuit->mnexcm("SET ERR" ,&arglist, 1,ierflg);
 304   arglist = -1;  pMinuit->mnexcm("SIMPLEX" ,&arglist, 0,ierflag);
 305   pMinuit->mnexcm("MIGRAD",&arglist, 0, ierflag);
 306 //  pMinuit->mnexcm("EXIT" ,&arglist, 0, ierflag);
 307
 308   Double_t xCoG[50],yCoG[50],qfracCoG[50];
 309   Double_t eps, b1, b2;
 310
 311   Double_t qfraclast=0;
 312   for(Int_t i=0;i<fNlocals;i++) {
 313     pMinuit->mnpout(3*i  ,chname,     xCoG[i], eps , b1, b2, ierflg);
 314     pMinuit->mnpout(3*i+1,chname,     yCoG[i], eps , b1, b2, ierflg);
 315     if(i==fNlocals-1) break;
 316     pMinuit->mnpout(3*i+2,chname, qfracCoG[i], eps , b1, b2, ierflg);
 317     qfraclast+=qfracCoG[i];
 318    }
 319   qfracCoG[fNlocals-1] = 1 - qfraclast;
 320
 321   delete pMinuit;
 322
 323   for(Int_t i=0;i<fNlocals;i++){//resolved positions loop
 324     fResolvedCluster.Fill(&fRawCluster,xCoG[i],yCoG[i],qfracCoG[i],fLocalC[i]);
 325     WriteResolvedCluster();
 326   }
 327
 328
 329   AliDebug(1,"Stop.");
 330
 331 }//FitCoG()
 332 //__________________________________________________________________________________________________
 333 void RICHMinMathieson(Int_t &npar, Double_t *, Double_t &chi2, Double_t *par, Int_t )
 334 {
 335 //Mathieson minimization function
 336
 337   AliRICHCluster *pRawCluster = ((AliRICHClusterFinder*)gMinuit->GetObjectFit())->GetRawCluster();
 338
 339   TVector2 centroid[50];
 340   Double_t q[50];
 341   Int_t nFunctions = (npar+1)/3;
 342   Double_t qfract = 0;
 343   for(Int_t i=0;i<nFunctions;i++) {
 344     centroid[i].Set(par[3*i],par[3*i+1]);
 345     if(i==nFunctions-1) break;
 346     q[i]=par[3*i+2];
 347     qfract+=q[i];
 348   }
 349   q[nFunctions-1] = 1 - qfract;
 350
 351   chi2 = 0;
 352   Int_t qtot = pRawCluster->Q();
 353   for(Int_t i=0;i<pRawCluster->Size();i++) {
 354     TVector  pad=((AliRICHDigit *)pRawCluster->Digits()->At(i))->Pad();
 355     Double_t padQ = ((AliRICHDigit *)pRawCluster->Digits()->At(i))->Qdc();
 356     Double_t qfracpar=0;
 357     for(Int_t j=0;j<nFunctions;j++) {
 358       qfracpar += q[j]*AliRICHParam::FracQdc(centroid[j],pad);
 359     }
 360     chi2 += TMath::Power((qtot*qfracpar-padQ),2)/padQ;
 361   }
 362 }//RICHMinMathieson()
 363 //__________________________________________________________________________________________________