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
  26 void RICHMinMathieson(Int_t &npar, Double_t *gin, Double_t &chi2, Double_t *par, Int_t iflag);
  27
  28 ClassImp(AliRICHClusterFinder)
  29 //__________________________________________________________________________________________________
  30 AliRICHClusterFinder::AliRICHClusterFinder(AliRICH *pRICH)
  31 {//main ctor
  32   fRICH = pRICH;
  33   AliDebug(1,"main ctor Start.");
  34
  35   fDigitMap = 0;
  36   fRawCluster.Reset();
  37   fResolvedCluster.Reset();
  38   AliDebug(1,"main ctor Stop.");
  39 }//main ctor
  40 //__________________________________________________________________________________________________
  41 void AliRICHClusterFinder::Exec()
  42 {
  43 //Main method of cluster finder. Loops on  events and chambers, everything else is done in FindClusters()
  44   AliDebug(1,"Exec Start.");
  45
  46   R()->GetLoader()                ->LoadDigits();
  47 //  R()->GetLoader()->GetRunLoader()->LoadHeader();
  48   R()->GetLoader()->GetRunLoader()->LoadKinematics(); //header is already loaded
  49
  50   for(Int_t iEventN=0;iEventN<gAlice->GetEventsPerRun();iEventN++){//events loop
  51     AliDebug(1,Form("Processing event %i...",iEventN));
  52     R()->GetLoader()->GetRunLoader()->GetEvent(iEventN);
  53
  54     R()->GetLoader()->MakeTree("R");  R()->MakeBranch("R");
  55     R()->ResetDigits();               R()->ResetClusters();
  56
  57     R()->GetLoader()->TreeD()->GetEntry(0);
  58     for(Int_t iChamber=1;iChamber<=kNchambers;iChamber++){//chambers loop
  59       FindClusters(iChamber);
  60     }//chambers loop
  61     R()->GetLoader()->TreeR()->Fill();  R()->GetLoader()->WriteRecPoints("OVERWRITE");//write out clusters for current event
  62   }//events loop
  63
  64   R()->ResetDigits();//reset and unload everything
  65   R()->ResetClusters();
  66   R()->GetLoader()                ->UnloadDigits();
  67   R()->GetLoader()                ->UnloadRecPoints();
  68 //  R()->GetLoader()->GetRunLoader()->UnloadHeader();
  69   R()->GetLoader()->GetRunLoader()->UnloadKinematics();
  70
  71   AliDebug(1,"Stop.");
  72 }//Exec()
  73 //__________________________________________________________________________________________________
  74 void AliRICHClusterFinder::FindClusters(Int_t iChamber)
  75 {
  76 //Loops on digits for a given chamber, forms raw clusters, then tries to resolve them if requested
  77   Int_t iNdigits=R()->Digits(iChamber)->GetEntriesFast();
  78   AliDebug(1,Form("Start for chamber %i with %i digits.",iChamber,iNdigits));
  79
  80   if(iNdigits==0)return;//no digits for a given chamber, nothing to do
  81
  82   fDigitMap=new AliRICHMap(R()->Digits(iChamber));//create digit map for the given chamber
  83
  84   for(Int_t iDigN=0;iDigN<iNdigits;iDigN++){//digits loop for a given chamber
  85     AliRICHdigit *dig=(AliRICHdigit*)R()->Digits(iChamber)->At(iDigN);
  86     Int_t i=dig->X();   Int_t j=dig->Y();
  87     if(fDigitMap->TestHit(i,j)==kUsed) continue;//this digit is already taken, go after next digit
  88
  89     FormRawCluster(i,j);//form raw cluster starting from (i,j) pad
  90     AliDebug(1,"After FormRawCluster:");ToAliDebug(1,fRawCluster.Print());
  91     FindLocalMaxima();  //find number of local maxima and initial center of gravity
  92     AliDebug(1,"After FindLocalMaxima:");ToAliDebug(1,fRawCluster.Print());
  93
  94     if(AliRICHParam::IsResolveClusters()&&fRawCluster.Size()>1&&fRawCluster.Size()<6){
  95       FitCoG(); //serialization of resolved clusters will happen inside
  96     }else{//cluster size=1 or resolving is switched off
  97       WriteRawCluster();//simply output the formed raw cluster without deconvolution
  98     }
  99     fRawCluster.Reset(); fResolvedCluster.Reset();
 100   }//digits loop for a given chamber
 101
 102   delete fDigitMap;
 103
 104   AliDebug(1,"Stop.");
 105 }//FindClusters()
 106 //__________________________________________________________________________________________________
 107 void AliRICHClusterFinder::FindClusterContribs(AliRICHcluster *pCluster)
 108 {
 109 //Finds cerenkov-feedback-mip mixture for a given cluster
 110   AliDebug(1,"Start.");ToAliDebug(1,pCluster->Print());
 111
 112   R()->GetLoader()->GetRunLoader()->LoadHeader();
 113   AliStack *pStack = R()->GetLoader()->GetRunLoader()->Stack();
 114   if(!pStack)
 115   {AliInfo("No Stack found!!! No contrib to cluster found.");return;}
 116
 117   TObjArray *pDigits = pCluster->Digits();
 118   if(!pDigits) return; //??????????
 119   Int_t iNmips=0,iNckovs=0,iNfeeds=0;
 120   TArrayI contribs(3*pCluster->Size());
 121   Int_t *pindex = new Int_t[3*pCluster->Size()];
 122   for(Int_t iDigN=0;iDigN<pCluster->Size();iDigN++) {//loop on digits of a given cluster
 123     contribs[3*iDigN]  =((AliRICHdigit*)pDigits->At(iDigN))->GetTrack(0);
 124     if (contribs[3*iDigN] >= 10000000) contribs[3*iDigN] = 0;
 125     contribs[3*iDigN+1]=((AliRICHdigit*)pDigits->At(iDigN))->GetTrack(1);
 126     if (contribs[3*iDigN+1] >= 10000000) contribs[3*iDigN+1] = 0;
 127     contribs[3*iDigN+2]=((AliRICHdigit*)pDigits->At(iDigN))->GetTrack(2);
 128     if (contribs[3*iDigN+2] >= 10000000) contribs[3*iDigN+2] = 0;
 129   }//loop on digits of a given cluster
 130   TMath::Sort(contribs.GetSize(),contribs.GetArray(),pindex);
 131   for(Int_t iDigN=0;iDigN<3*pCluster->Size()-1;iDigN++) {//loop on digits to sort tids
 132     AliDebug(1,Form("%4i for digit n. %4i",contribs[pindex[iDigN]],iDigN));
 133     if(contribs[pindex[iDigN]]!=contribs[pindex[iDigN+1]]) {
 134       TParticle* particle = pStack->Particle(contribs[pindex[iDigN]]);
 135       Int_t code   = particle->GetPdgCode();
 136       Double_t charge = 0;
 137       if(particle->GetPDG()) charge=particle->GetPDG()->Charge();
 138       AliDebug(1,Form(" charge of particle %f",charge));
 139
 140       if(code==50000050) iNckovs++;
 141       if(code==50000051) iNfeeds++;
 142       if(charge!=0) iNmips++;
 143     }
 144   }//loop on digits to sort Tid
 145
 146   if (contribs[pindex[3*pCluster->Size()-1]]!=kBad) {
 147
 148      TParticle* particle = pStack->Particle(contribs[pindex[3*pCluster->Size()-1]]);
 149      Int_t code   = particle->GetPdgCode();
 150      Double_t charge = 0;
 151      if(particle->GetPDG()) charge=particle->GetPDG()->Charge();
 152      AliDebug(1,Form(" charge of particle %f",charge));
 153      if(code==50000050) iNckovs++;
 154      if(code==50000051) iNfeeds++;
 155      if(charge!=0) iNmips++;
 156   }
 157
 158   pCluster->CFM(iNckovs,iNfeeds,iNmips);
 159 //
 160   delete [] pindex;
 161   ToAliDebug(1,pCluster->Print());
 162   AliDebug(1,"Stop.");
 163 }//FindClusterContribs()
 164 //__________________________________________________________________________________________________
 165 void  AliRICHClusterFinder::FormRawCluster(Int_t i, Int_t j)
 166 {
 167 //Builds the raw cluster (before deconvolution). Starts from the first pad (i,j) then calls itself recursevly  for all neighbours.
 168   AliDebug(1,Form("Start with digit(%i,%i) Q=%f",i,j,((AliRICHdigit*)fDigitMap->GetHit(i,j))->Q()));
 169
 170   fRawCluster.AddDigit((AliRICHdigit*) fDigitMap->GetHit(i,j));//take this pad in cluster
 171   fDigitMap->FlagHit(i,j);//flag this pad as taken
 172
 173   Int_t listX[4], listY[4];    //  Now look recursively for all neighbours
 174   for (Int_t iNei=0;iNei<R()->P()->PadNeighbours(i,j,listX,listY);iNei++)
 175     if(fDigitMap->TestHit(listX[iNei],listY[iNei])==kUnused) FormRawCluster(listX[iNei],listY[iNei]);
 176 }//FormRawCluster()
 177 //__________________________________________________________________________________________________
 178 void AliRICHClusterFinder::FindLocalMaxima()
 179 {
 180 //find number of local maxima in the current raw cluster and then calculates initial center of gravity
 181   fNlocals=0;
 182   for(Int_t iDig1=0;iDig1<fRawCluster.Size();iDig1++) {
 183     Int_t iNotMax = 0;
 184     AliRICHdigit *pDig1 = (AliRICHdigit *)fRawCluster.Digits()->At(iDig1);
 185     TVector pad1 = pDig1->Pad();
 186     Int_t padQ1 = (Int_t)(pDig1->Q()+0.1);
 187     Int_t padC1 = pDig1->ChFbMi();
 188     for(Int_t iDig2=0;iDig2<fRawCluster.Size();iDig2++) {
 189       AliRICHdigit *pDig2 = (AliRICHdigit *)fRawCluster.Digits()->At(iDig2);
 190       TVector pad2 = pDig2->Pad();
 191       Int_t padQ2 = (Int_t)(pDig2->Q()+0.1);
 192       if(iDig1==iDig2) continue;
 193       Int_t diffx = TMath::Sign(Int_t(pad1[0]-pad2[0]),1);
 194       Int_t diffy = TMath::Sign(Int_t(pad1[1]-pad2[1]),1);
 195       if((diffx+diffy)<=1) {
 196          if(padQ2>=padQ1) iNotMax++;
 197       }
 198     }
 199     if(iNotMax==0) {
 200       TVector2 x2=AliRICHParam::Pad2Loc(pad1);
 201       fLocalX[fNlocals]=x2.X();fLocalY[fNlocals]=x2.Y();
 202       fLocalQ[fNlocals] = (Double_t)padQ1;
 203       fLocalC[fNlocals] = padC1;
 204       fNlocals++;
 205     }
 206   }
 207   fRawCluster.CoG(fNlocals); //first initial approximation of the CoG...to start minimization.
 208 }//FindLocalMaxima()
 209 //__________________________________________________________________________________________________
 210 void AliRICHClusterFinder::WriteRawCluster()
 211 {
 212 //Add the current raw cluster to the list of clusters
 213   AliDebug(1,"Start.");
 214
 215   FindClusterContribs(&fRawCluster);
 216   R()->AddCluster(fRawCluster);
 217
 218   ToAliDebug(1,fRawCluster.Print()); AliDebug(1,"Stop.");
 219 }//WriteRawCluster()
 220 //__________________________________________________________________________________________________
 221 void AliRICHClusterFinder::WriteResolvedCluster()
 222 {
 223 //Add the current resolved cluster to the list of clusters
 224   AliDebug(1,"Start.");
 225
 226   FindClusterContribs(&fResolvedCluster);
 227   R()->AddCluster(fResolvedCluster);
 228
 229   ToAliDebug(1,fResolvedCluster.Print()); AliDebug(1,"Stop.");
 230 }//WriteResolvedCluster()
 231 //__________________________________________________________________________________________________
 232 void AliRICHClusterFinder::FitCoG()
 233 {
 234 //Fits cluster of size  by the corresponding number of Mathieson shapes.
 235 //This methode is only invoked in case everything is ok to start deconvolution
 236   AliDebug(1,"Start with:"); ToAliDebug(1,fRawCluster.Print());
 237
 238   Double_t arglist;
 239   Int_t ierflag = 0;
 240
 241   TMinuit *pMinuit = new TMinuit(3*fNlocals-1);
 242   pMinuit->mninit(5,10,7);
 243
 244   arglist = -1;
 245   pMinuit->mnexcm("SET PRI",&arglist, 1, ierflag);
 246   pMinuit->mnexcm("SET NOW",&arglist, 0, ierflag);
 247
 248   TString chname;
 249   Int_t ierflg;
 250
 251   pMinuit->SetObjectFit((TObject*)this);
 252   pMinuit->SetFCN(RICHMinMathieson);
 253
 254   Double_t vstart,lower, upper;
 255   Double_t stepX= 0.001;
 256   Double_t stepY= 0.001;
 257   Double_t stepQ= 0.0001;
 258
 259   for(Int_t i=0;i<fNlocals;i++) {
 260     vstart   = fLocalX[i];
 261     lower    = vstart - 2*AliRICHParam::PadSizeX();
 262     upper    = vstart + 2*AliRICHParam::PadSizeX();
 263     pMinuit->mnparm(3*i  ,Form("xCoG  %i",i),vstart,stepX,lower,upper,ierflag);
 264     vstart   = fLocalY[i];
 265     lower    = vstart - 2*AliRICHParam::PadSizeY();
 266     upper    = vstart + 2*AliRICHParam::PadSizeY();
 267     pMinuit->mnparm(3*i+1,Form("yCoG  %i",i),vstart,stepY,lower,upper,ierflag);
 268     if(i==fNlocals-1) break;                    // last parameter is constrained
 269     vstart = fLocalQ[i]/fRawCluster.Q();
 270     lower  = 0;
 271     upper  = 1;
 272     pMinuit->mnparm(3*i+2,Form("qfrac %i",i),vstart,stepQ,lower,upper,ierflag);
 273   }
 274
 275   arglist = -1;
 276   pMinuit->mnexcm("SET NOGR",&arglist, 1, ierflag);
 277   arglist = 1;
 278   pMinuit->mnexcm("SET ERR", &arglist, 1,ierflg);
 279   arglist = -1;
 280   pMinuit->mnexcm("SIMPLEX",&arglist, 0, ierflag);
 281   pMinuit->mnexcm("MIGRAD",&arglist, 0, ierflag);
 282   pMinuit->mnexcm("EXIT" ,&arglist, 0, ierflag);
 283
 284   Double_t xCoG[50],yCoG[50],qfracCoG[50];
 285   Double_t eps, b1, b2;
 286
 287   Double_t qfraclast=0;
 288   for(Int_t i=0;i<fNlocals;i++) {
 289     pMinuit->mnpout(3*i  ,chname,     xCoG[i], eps , b1, b2, ierflg);
 290     pMinuit->mnpout(3*i+1,chname,     yCoG[i], eps , b1, b2, ierflg);
 291     if(i==fNlocals-1) break;
 292     pMinuit->mnpout(3*i+2,chname, qfracCoG[i], eps , b1, b2, ierflg);
 293     qfraclast+=qfracCoG[i];
 294    }
 295   qfracCoG[fNlocals-1] = 1 - qfraclast;
 296   delete pMinuit;
 297
 298   for(Int_t i=0;i<fNlocals;i++){//resolved positions loop
 299     fResolvedCluster.Fill(&fRawCluster,xCoG[i],yCoG[i],qfracCoG[i],fLocalC[i]);
 300     WriteResolvedCluster();
 301   }
 302   AliDebug(1,"Stop.");
 303 }//FitCoG()
 304 //__________________________________________________________________________________________________
 305 void RICHMinMathieson(Int_t &npar, Double_t *, Double_t &chi2, Double_t *par, Int_t )
 306 {
 307 //Mathieson minimization function
 308
 309   AliRICHcluster *pRawCluster = ((AliRICHClusterFinder*)gMinuit->GetObjectFit())->GetRawCluster();
 310
 311   TVector2 centroid[50];
 312   Double_t q[50];
 313   Int_t nFunctions = (npar+1)/3;
 314   Double_t qfract = 0;
 315   for(Int_t i=0;i<nFunctions;i++) {
 316     centroid[i].Set(par[3*i],par[3*i+1]);
 317     if(i==nFunctions-1) break;
 318     q[i]=par[3*i+2];
 319     qfract+=q[i];
 320   }
 321   q[nFunctions-1] = 1 - qfract;
 322
 323   chi2 = 0;
 324   Int_t qtot = pRawCluster->Q();
 325   for(Int_t i=0;i<pRawCluster->Size();i++) {
 326     TVector  pad=((AliRICHdigit *)pRawCluster->Digits()->At(i))->Pad();
 327     Double_t padQ = ((AliRICHdigit *)pRawCluster->Digits()->At(i))->Q();
 328     Double_t qfracpar=0;
 329     for(Int_t j=0;j<nFunctions;j++) {
 330       qfracpar += q[j]*AliRICHParam::FracQdc(centroid[j],pad);
 331     }
 332     chi2 += TMath::Power((qtot*qfracpar-padQ),2)/padQ;
 333   }
 334 }//RICHMinMathieson()
 335 //__________________________________________________________________________________________________