]> git.uio.no Git - u/mrichter/AliRoot.git/blob - STEER/AliTrackFitterRieman.cxx
Changed pt cut value (Andrea)
[u/mrichter/AliRoot.git] / STEER / AliTrackFitterRieman.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 /* $Id$ */
17
18 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
19 //
20 // Class to the track points on the Riemann sphere. Inputs are
21 // the set of id's (volids) of the volumes in which residuals are
22 // calculated to construct a chi2 function to be minimized during 
23 // the alignment procedures. For the moment the track extrapolation is 
24 // taken at the space-point reference plane. The reference plane is
25 // found using the covariance matrix of the point
26 // (assuming sigma(x)=0 at the reference coordinate system.
27 //
28 // Internal usage of AliRieman class for minimization
29 //
30 //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
31
32 #include <TArrayI.h>
33 #include <TLinearFitter.h>
34 #include <TMath.h>
35 #include <TMatrixD.h>
36 #include <TMatrixDSym.h>
37 #include <TRandom.h>
38 #include <TTreeStream.h>
39
40 #include "AliLog.h"
41 #include "AliLog.h"
42 #include "AliRieman.h"
43 #include "AliTrackFitterRieman.h"
44
45 ClassImp(AliTrackFitterRieman)
46
47
48 AliTrackFitterRieman::AliTrackFitterRieman():
49   AliTrackFitter(),
50   fBCorrection(kFALSE),
51   fAlpha(0.),
52   fNUsed(0),
53   fConv(kFALSE),
54   fMaxDelta(3),
55   fRieman(new AliRieman(10000)),  // allocate rieman
56   fDebugStream(new TTreeSRedirector("RiemanAlignDebug.root"))
57 {
58   //
59   // default constructor
60   //
61 }
62
63
64 AliTrackFitterRieman::AliTrackFitterRieman(AliTrackPointArray *array, Bool_t owner):
65   AliTrackFitter(array,owner),
66   fBCorrection(kFALSE),
67   fAlpha(0.),
68   fNUsed(0),
69   fConv(kFALSE),
70   fMaxDelta(3),
71   fRieman(new AliRieman(10000)),  //allocate rieman
72   fDebugStream(0)
73 {
74   //
75   // Constructor
76   //
77   if (AliLog::GetDebugLevel("","AliTrackFitterRieman")) fDebugStream = new TTreeSRedirector("RiemanAlignDebug.root");
78 }
79
80 AliTrackFitterRieman::AliTrackFitterRieman(const AliTrackFitterRieman &rieman):
81   AliTrackFitter(rieman),
82   fBCorrection(rieman.fBCorrection),
83   fAlpha(rieman.fAlpha),
84   fNUsed(rieman.fNUsed),
85   fConv(rieman.fConv),
86   fMaxDelta(rieman.fMaxDelta),
87   fRieman(new AliRieman(*(rieman.fRieman))),
88   fDebugStream(0)
89 {
90   //
91   // copy constructor
92   //
93   if (AliLog::GetDebugLevel("","AliTrackFitterRieman")) fDebugStream = new TTreeSRedirector("RiemanAlignDebug.root");
94 }
95
96 //_____________________________________________________________________________
97 AliTrackFitterRieman &AliTrackFitterRieman::operator =(const AliTrackFitterRieman& rieman)
98 {
99   //
100   // Assignment operator
101   //
102   if(this==&rieman) return *this;
103   ((AliTrackFitter *)this)->operator=(rieman);
104
105   fBCorrection = rieman.fBCorrection;
106   fAlpha  = rieman.fAlpha;
107   fNUsed  = rieman.fNUsed;
108   fConv   = rieman.fConv;
109   fMaxDelta = rieman.fMaxDelta;
110   fRieman = new AliRieman(*(rieman.fRieman));
111   fDebugStream = 0;
112   if (AliLog::GetDebugLevel("","AliTrackFitterRieman")) fDebugStream = new TTreeSRedirector("RiemanAlignDebug.root");
113   return *this;
114 }
115
116
117 AliTrackFitterRieman::~AliTrackFitterRieman(){
118   //
119   //
120   //
121   delete fRieman;
122   delete fDebugStream;
123 }
124
125 void AliTrackFitterRieman::Reset()
126 {
127   // Reset the track parameters and
128   // rieman sums
129   //
130   AliTrackFitter::Reset();
131   fRieman->Reset();
132   fAlpha = 0.;
133   fNUsed = 0;
134   fConv =kFALSE;
135 }
136
137 Bool_t AliTrackFitterRieman::Fit(const TArrayI *volIds,const TArrayI *volIdsFit,
138                                  AliGeomManager::ELayerID layerRangeMin,
139                          AliGeomManager::ELayerID layerRangeMax)
140 {
141   // Fit the track points. The method takes as an input
142   // the set of id's (volids) of the volumes in which
143   // one wants to calculate the residuals.
144   // The following parameters are used to define the
145   // range of volumes to be used in the fitting
146   // As a result two AliTrackPointArray's obects are filled.
147   // The first one contains the space points with
148   // volume id's from volids list. The second array of points represents
149   // the track extrapolations corresponding to the space points
150   // in the first array. The two arrays can be used to find
151   // the residuals in the volids and consequently construct a
152   // chi2 function to be minimized during the alignment
153   // procedures. For the moment the track extrapolation is taken
154   // at the space-point reference plane. The reference plane is
155   // found using the covariance matrix of the point
156   // (assuming sigma(x)=0 at the reference coordinate system.
157   Int_t debugLevel = AliLog::GetDebugLevel("","AliTrackFitterRieman");
158   
159   //  Float_t debugRatio = 1./(1.+debugLevel);
160   Float_t debugRatio = debugLevel? 1.0/debugLevel : 1.0;
161
162   Int_t npoints = fPoints->GetNPoints();
163   if ( npoints<fMinNPoints) return kFALSE;
164   //
165   // fast count points
166   if (volIdsFit != 0x0) {
167     Int_t countFit = 0;
168     Int_t countPoint = 0;
169     for (Int_t ipoint = 0; ipoint < npoints; ipoint++) {
170       if (FindVolId(volIds,fPoints->GetVolumeID()[ipoint]))
171         countPoint++;
172       if (volIdsFit != 0x0) {
173         if (FindVolId(volIdsFit,fPoints->GetVolumeID()[ipoint]))
174           countFit++;
175       }
176     }
177     if (countPoint==0) return kFALSE;
178     if ((countFit<fMinNPoints) && (volIdsFit != 0x0)) return kFALSE;
179   }
180   //
181
182   Reset();
183
184   if (fPoints && AliLog::GetDebugLevel("","AliTrackFitterRieman")>1&& gRandom->Rndm()<debugRatio){
185     Int_t nVol    = volIds->GetSize();
186     Int_t nVolFit = volIdsFit->GetSize();
187     Int_t volId  = volIds->At(0);    
188     (*fDebugStream)<<"PInput"<<
189       "NPoints="<<npoints<<    // number of points
190       "VolId="<<volId<<        // first vol ID
191       "NVol="<<nVol<<          // number of volumes 
192       "NvolFit="<<nVolFit<<    // number of volumes to fit
193       "fPoints.="<<fPoints<<   // input points
194       "\n";
195   }
196
197   Bool_t isAlphaCalc = kFALSE;
198   AliTrackPoint p,plocal;
199 //   fPoints->GetPoint(p,0);
200 //   fAlpha = TMath::ATan2(p.GetY(),p.GetX());
201
202   Int_t npVolId = 0;
203   fNUsed = 0;
204   Int_t *pindex = new Int_t[npoints];
205   for (Int_t ipoint = 0; ipoint < npoints; ipoint++)
206     {
207       fPoints->GetPoint(p,ipoint);
208       UShort_t iVolId = p.GetVolumeID();
209       if (FindVolId(volIds,iVolId)) {
210         pindex[npVolId] = ipoint;
211         npVolId++;
212       }
213       if (volIdsFit != 0x0) {
214         if (!FindVolId(volIdsFit,iVolId)) continue;
215       }
216       else {
217         if (iVolId < AliGeomManager::LayerToVolUID(layerRangeMin,0) ||
218             iVolId > AliGeomManager::LayerToVolUID(layerRangeMax,
219                                                 AliGeomManager::LayerSize(layerRangeMax))) continue;
220       }
221       if (!isAlphaCalc) {
222         fAlpha = p.GetAngle();
223         isAlphaCalc = kTRUE;
224       }
225       plocal = p.Rotate(fAlpha);
226       if (TMath::Abs(plocal.GetX())>500 || TMath::Abs(plocal.GetX())<2 || plocal.GetCov()[3]<=0 ||plocal.GetCov()[5]<=0 ){
227         printf("<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<</n");
228         p.Dump();
229         plocal.Dump();
230         printf("Problematic point\n");  
231         printf("<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<</n");
232       }else{
233         AddPoint(plocal.GetX(),plocal.GetY(),plocal.GetZ(),
234                  TMath::Sqrt(plocal.GetCov()[3]),TMath::Sqrt(plocal.GetCov()[5]));
235       }
236       // fNUsed++;  AddPoint should be responsible
237     }
238
239   if (npVolId == 0 || fNUsed < fMinNPoints) {
240     delete [] pindex;
241     return kFALSE;
242   }
243
244   Update();
245  
246   if (!fConv) {
247     delete [] pindex;
248     return kFALSE;
249   }
250
251   if ((fParams[0] == 0) ||
252       ((-fParams[2]*fParams[0]+fParams[1]*fParams[1]+1) <= 0)) {
253     delete [] pindex;
254     return kFALSE;
255   }
256
257
258   if (fNUsed < fMinNPoints) {
259     delete [] pindex;
260     return kFALSE;
261   }
262
263   fPVolId = new AliTrackPointArray(npVolId);
264   fPTrack = new AliTrackPointArray(npVolId);
265   AliTrackPoint p2;
266   for (Int_t ipoint = 0; ipoint < npVolId; ipoint++)
267     {
268       Int_t index = pindex[ipoint];
269       fPoints->GetPoint(p,index);
270       if (GetPCA(p,p2) && (
271           TMath::Abs(p.GetX()-p2.GetX())<fMaxDelta && 
272           TMath::Abs(p.GetY()-p2.GetY())<fMaxDelta &&
273           TMath::Abs(p.GetZ()-p2.GetZ())<fMaxDelta
274           )) {
275         Float_t xyz[3],xyz2[3];
276         p.GetXYZ(xyz); p2.GetXYZ(xyz2);
277         //      printf("residuals %f %d %d %f %f %f %f %f %f\n",fChi2,fNUsed,fConv,xyz[0],xyz[1],xyz[2],xyz2[0]-xyz[0],xyz2[1]-xyz[1],xyz2[2]-xyz[2]);  
278         fPVolId->AddPoint(ipoint,&p);
279         fPTrack->AddPoint(ipoint,&p2);
280       }else{
281         // what should be default bahavior -  
282         delete [] pindex;
283         delete fPVolId;
284         delete fPTrack;
285         fPVolId =0;
286         fPTrack =0;
287         return kFALSE;
288       }
289     }  
290   
291   if (AliLog::GetDebugLevel("","AliTrackFitterRieman")>0 && gRandom->Rndm()<debugRatio){
292     //
293     // Debug Info
294     //
295     AliTrackPointArray *lPVolId = new AliTrackPointArray(npVolId);
296     AliTrackPointArray *lPTrack = new AliTrackPointArray(npVolId);
297     AliTrackPointArray *lPTrackE = new AliTrackPointArray(npVolId);
298     AliRieman * residual = fRieman->MakeResiduals();
299     for (Int_t ipoint = 0; ipoint < npVolId; ipoint++){
300       AliTrackPoint p0, p0local;      
301       AliTrackPoint pFit, pFitlocal, pFitLocalE;      
302       fPVolId->GetPoint(p0,ipoint);
303       Float_t lAngle = p0.GetAngle();
304       p0local= p0.MasterToLocal();
305       fPTrack->GetPoint(pFit,ipoint);
306       pFitlocal= pFit.Rotate(lAngle);
307       //
308       Float_t xyz[3], cov[6];
309       xyz[0] = pFitlocal.GetX();
310       xyz[1] = pFitlocal.GetY();
311       xyz[2] = pFitlocal.GetZ();
312       for (Int_t icov=0; icov<6; icov++) cov[icov]=0;
313       cov[3] = GetErrY2at(xyz[0]);
314       cov[5] = GetErrZ2at(xyz[0]);      
315       pFitLocalE.SetXYZ(xyz,cov);
316       //
317       lPVolId->AddPoint(ipoint,&p0local);
318       lPTrack->AddPoint(ipoint,&pFitlocal);
319       lPTrackE->AddPoint(ipoint,&pFitLocalE);
320     }      
321     //
322     // debug info
323     //
324     Int_t nVol    = volIds->GetSize();
325     Int_t nVolFit = volIdsFit->GetSize();
326     Int_t volId   = volIds->At(0);   
327     Int_t modId   =0;
328     Int_t layer   =  AliGeomManager::VolUIDToLayer(volId,modId);
329     Int_t volIdFit   = volIdsFit->At(0);   
330     Int_t modIdFit   =0;
331     Int_t layerFit   =  AliGeomManager::VolUIDToLayer(volIdFit,modIdFit);
332     
333     (*fDebugStream)<<"Fit"<<
334       "VolId="<<volId<<        // volume ID
335       "Layer="<<layer<<        // layer ID
336       "Module="<<modId<<       // module ID
337       "LayerFit="<<layerFit<<        // layer ID fit
338       "ModuleFit="<<modIdFit<<       // module ID fit
339       "NVol="<<nVol<<          // number of volumes 
340       "NvolFit="<<nVolFit<<    // number of volumes to fit
341       "Points0.="<<fPVolId<<    // original points
342       "Points1.="<<fPTrack<<    // fitted points 
343       "LPoints0.="<<lPVolId<<   // original points - local frame
344       "LPoints1.="<<lPTrack<<   // fitted points   - local frame      
345       "LPointsE.="<<lPTrackE<<   // fitted points with ext error - local frame      
346       "Rieman.="<<this<<        // original rieman fit
347       "Res.="<<residual<<       // residuals of rieman fit  
348       "\n";
349     delete lPVolId;
350     delete lPTrack;
351     delete residual;
352   }
353
354   delete [] pindex;
355   return kTRUE;
356 }
357
358
359 void AliTrackFitterRieman::AddPoint(Float_t x, Float_t y, Float_t z, Float_t sy, Float_t sz)
360 {
361   //
362   // add point to rieman fitter
363   //
364   fRieman->AddPoint(x,y,z,sy,sz);
365   fNUsed = fRieman->GetN();
366 }
367
368
369
370 Bool_t AliTrackFitterRieman::Update(){
371   //
372   // 
373   //
374   fRieman->Update();
375   fConv = kFALSE;
376   if (fRieman->IsValid()){
377     for (Int_t ipar=0; ipar<6; ipar++){
378       fParams[ipar] = fRieman->GetParam()[ipar];
379     }
380     fChi2  =  fRieman->GetChi2();
381     fNdf   =  fRieman->GetN()- 2;
382     fNUsed =  fRieman->GetN();
383     fConv = kTRUE;
384   }
385   //
386   //
387   //
388   TLinearFitter fitY(3,"pol2");
389   TLinearFitter fitZ(3,"pol2");
390   for (Int_t ip=0; ip<fRieman->GetN();ip++){
391     Double_t x = fRieman->GetX()[ip]; 
392     fitY.AddPoint(&x,fRieman->GetY()[ip]-fRieman->GetYat(x),1);
393     fitZ.AddPoint(&x,fRieman->GetZ()[ip]-fRieman->GetZat(x),1);    
394   }
395   fitY.Eval();
396   fitZ.Eval();
397   for (Int_t iparam=0; iparam<3; iparam++){
398     fCorrY[iparam]=fitY.GetParameter(iparam);
399     fCorrZ[iparam]=fitZ.GetParameter(iparam);
400   }
401   fCorrY[3]=fitY.GetChisquare()/Float_t(fRieman->GetN()-3);   
402   fCorrZ[3]=fitZ.GetChisquare()/Float_t(fRieman->GetN()-3);
403
404   return kTRUE;
405 }
406
407
408
409 //_____________________________________________________________________________
410 Bool_t AliTrackFitterRieman::GetPCA(const AliTrackPoint &p, AliTrackPoint &p2) const
411 {
412   //
413   // Get the closest to a given spacepoint track trajectory point
414   // Look for details in the description of the Fit() method
415   //
416   if (!fConv) return kFALSE;
417
418   // First X and Y coordinates
419   Double_t sin = TMath::Sin(fAlpha);
420   Double_t cos = TMath::Cos(fAlpha);
421   //  fParam[0]  = 1/y0
422   //  fParam[1]  = -x0/y0
423   //  fParam[2]  = - (R^2 - x0^2 - y0^2)/y0
424   if (fParams[0] == 0) return kFALSE;
425   // Track parameters in the global coordinate system
426   Double_t x0 = -fParams[1]/fParams[0]*cos -         1./fParams[0]*sin;
427   Double_t y0 =          1./fParams[0]*cos - fParams[1]/fParams[0]*sin;
428   if ((-fParams[2]*fParams[0]+fParams[1]*fParams[1]+1) <= 0) return kFALSE;
429   Double_t r  = TMath::Sqrt(-fParams[2]*fParams[0]+fParams[1]*fParams[1]+1)/
430                 fParams[0];
431
432   // Define space-point refence plane
433   Double_t alphap = p.GetAngle();
434   Double_t sinp = TMath::Sin(alphap);
435   Double_t cosp = TMath::Cos(alphap);
436   Double_t x  = p.GetX()*cosp + p.GetY()*sinp;
437   Double_t y  = p.GetY()*cosp - p.GetX()*sinp;
438   Double_t x0p= x0*cosp + y0*sinp;
439   Double_t y0p= y0*cosp - x0*sinp;
440   if ((r*r - (x-x0p)*(x-x0p))<0) {
441     AliWarning(Form("Track extrapolation failed ! (Track radius = %f, track circle x = %f, space-point x = %f, reference plane angle = %f\n",r,x0p,x,alphap));
442     return kFALSE;
443   }
444   Double_t temp = TMath::Sqrt(r*r - (x-x0p)*(x-x0p));
445   Double_t y1 = y0p + temp;
446   Double_t y2 = y0p - temp;
447   Double_t yprime = y1;
448   if(TMath::Abs(y2-y) < TMath::Abs(y1-y)) yprime = y2;
449
450   // Back to the global coordinate system
451   Double_t xsecond = x*cosp - yprime*sinp;
452   Double_t ysecond = yprime*cosp + x*sinp;
453
454   // Now Z coordinate and track angles
455   Double_t x2 = xsecond*cos + ysecond*sin;
456   Double_t zsecond = GetZat(x2);
457   Double_t dydx = GetDYat(x2);
458   Double_t dzdx = GetDZat(x2);
459
460   // Fill the cov matrix of the track extrapolation point
461   Double_t cov[6] = {0,0,0,0,0,0};
462   Double_t sigmax = 100*100.;
463   cov[0] = sigmax;           cov[1] = sigmax*dydx;      cov[2] = sigmax*dzdx;
464   cov[3] = sigmax*dydx*dydx; cov[4] = sigmax*dydx*dzdx;
465   cov[5] = sigmax*dzdx*dzdx;
466
467   Double_t sigmay2 = GetErrY2at(x2);
468   Double_t sigmaz2 = GetErrZ2at(x2);
469   cov[3] += sigmay2;
470   cov[5] += sigmaz2;
471    
472
473   Float_t  newcov[6];
474   newcov[0] = cov[0]*cos*cos-
475             2*cov[1]*sin*cos+
476               cov[3]*sin*sin;
477   newcov[1] = cov[1]*(cos*cos-sin*sin)-
478              (cov[3]-cov[0])*sin*cos;
479   newcov[2] = cov[2]*cos-
480               cov[4]*sin;
481   newcov[3] = cov[0]*sin*sin+
482             2*cov[1]*sin*cos+
483               cov[3]*cos*cos;
484   newcov[4] = cov[4]*cos+
485               cov[2]*sin;
486   newcov[5] = cov[5];
487
488   p2.SetXYZ(xsecond,ysecond,zsecond,newcov);
489   Int_t debugLevel = AliLog::GetDebugLevel("","AliTrackFitterRieman");
490   Float_t debugRatio = 1./(1.+debugLevel);
491   if (AliLog::GetDebugLevel("","AliTrackFitterRieman")>0 && gRandom->Rndm()<debugRatio){
492     AliTrackPoint lp0(p);
493     AliTrackPoint lp2(p2);
494     AliTrackPoint localp0(p);
495     AliTrackPoint localp2(p2);
496     Float_t lAngle = lp0.GetAngle();
497     localp0 = localp0.Rotate(lAngle);
498     localp2 = localp2.Rotate(lAngle);
499
500     (*fDebugStream)<<"PCA"<<
501       "P0.="<<&lp0<<  //global position
502       "P2.="<<&lp2<<
503       "LP0.="<<&localp0<<  //local position
504       "LP2.="<<&localp2<<
505       "\n";
506   }
507   return kTRUE;
508 }
509
510 Double_t AliTrackFitterRieman::GetYat(Double_t x) const  {
511   //
512   // get y position at given point 
513   //
514   Double_t correction=0;
515   if (fBCorrection){ // systematic effect correction
516     correction  =  fCorrY[0]+fCorrY[1]*x +fCorrY[2]*x*x;
517   }
518   return fRieman->GetYat(x)+correction;
519 }
520
521 Double_t AliTrackFitterRieman::GetZat(Double_t x) const  {
522   //
523   // get z position at given point 
524   //
525   Double_t correction=0;
526   if (fBCorrection){ // systematic effect correction
527     correction  =  fCorrZ[0]+fCorrZ[1]*x +fCorrZ[2]*x*x;
528   }
529   return fRieman->GetZat(x)+correction;
530 }
531
532 Double_t AliTrackFitterRieman::GetErrY2at(Double_t x) const {
533   //
534   // get estimate of extrapolation error
535   //
536   Double_t error = fRieman->GetErrY(x);
537   Double_t correction=0;
538   if (fBCorrection){ // everestimate error due systematic effect
539     error      *=fCorrY[3];
540     correction  =  fCorrY[0]+fCorrY[1]*x +fCorrY[2]*x*x;
541     correction *=correction;
542   }
543   return TMath::Sqrt(error+correction);
544 }
545
546 Double_t AliTrackFitterRieman::GetErrZ2at(Double_t x) const {
547   //
548   // get estimate of extrapolation error
549   //
550   Double_t error = fRieman->GetErrZ(x)*fCorrZ[3];
551   Double_t correction=0;
552   if (fBCorrection){  
553      error    *=  fCorrZ[3];
554     correction =  fCorrZ[0]+fCorrZ[1]*x +fCorrZ[2]*x*x;
555     correction*=  correction;
556   }
557   return TMath::Sqrt(error+correction);
558 }